Voordat we aan onze energiebehoefte kunnen voldoen met de vrijwel onuitputtelijke energiebron die kernfusie heet, dienen we nog heel wat harde noten te kraken. Het is allesbehalve eenvoudig energie op te wekken uit kernfusie.

Op 1 november 1952 explodeerde op de Enewetak Atoll in de Stille Oceaan ‘s werelds eerste waterstofbom, Ivy Mike genaamd. Met een kracht van een kleine 12 megaton vertegenwoordigde de klap zo’n 750 Hiroshima-bommen. Voor de natuurkundigen die het monster ontworpen hadden, moet dit een opluchting zijn geweest, want of een waterstofbom echt zou werken, wist tot op dat moment niemand. 

Het idee was simpel genoeg. In een ‘gewone’ atoombom wordt een zwaar, radioactief materiaal – zoals plutonium – korte tijd zodanig samengeperst dat het uiteenvalt in lichtere elementen. Daarbij komt volgens Einsteins bekende formule E=MC2 heel veel energie vrij. In een waterstofbom (tegenwoordig meestal ‘thermonucleair wapen’ genoemd) wordt juist een heel licht materiaal – waterstof – extreem samengeperst, waardoor de atomen ‘fuseren’ tot zwaardere elementen. Hierbij komt nog véél meer energie vrij. Kernfusie is ook het proces dat al miljarden jaren lang de zon op gang houdt. Wanneer we het op aarde zouden kunnen toepassen voor het opwekken van energie, dan zouden we een flinke stap zetten in de richting van het emissieloze tijdperk. 

Met kernsplijting is dat allang gelukt. In 1954 opende in de Russische stad Obninsk nabij Moskou de eerste kernsplijtingscentrale zijn deuren. Dat de Hiroshima-bom zo gemakkelijk kon worden doorontwikkeld tot een nuttige bron van energie, kwam omdat de zogeheten kettingreactie zich eenvoudig liet temmen. In een kettingreactie produceren splijtende atomen neutronen, die vervolgens andere atomen doen splijten totdat alle atomen op zijn. In een atoombom gebeurt dit in een oogwenk. Maar wanneer je een deel van de neutronen met absorberende stoffen weet te vertragen, kan het proces jarenlang voortduren. Dit is wat er gebeurt in een kernreactor. 

Andrej Sacharov 

Kernfusie werkt echter totaal anders. Lichte atomen fuseren tot zwaardere wanneer ze tot zeer hoge temperaturen worden opgezweept. In Ivy Mike werd een vat vloeibare waterstof blootgesteld aan een conventionele atoombom. De enorme druk en hitte die daarbij optrad, deed de waterstof fuseren tot helium. Overigens werd er geen gewone waterstof gebruikt, maar de waterstofisotopen deuterium en tritium. Deuterium maakt van nature ongeveer 0,015 procent van ons drinkwater uit. Tritium is een radioactieve vorm van waterstof die kan worden gemaakt uit lithium. 

Ivy Mike geldt als de aartsvader van alle thermonucleaire wapens. De energiesector had er echter niets aan. Je kunt immers niet steeds een atoombom laten ontploffen om je fusiereactie op gang te brengen. Er moest een andere manier worden gevonden om deuterium tot fusie te dwingen. 

En zo begon het grote zoeken. Het was de bekende Russische atoomgeleerde (en dissident) Andrej Sacharov die besefte dat een continu proces van kernfusie alleen zou kunnen werken wanneer het in bedwang wordt gehouden door een krachtig magneetveld – een concept dat magnetische opsluiting wordt genoemd. De reden is simpel: geen enkel materiaal is bestand tegen de temperaturen waar fusie mee gepaard gaat. Anderzijds stopt een fusiereactie meteen wanneer het gloeiendhete plasma (het mengsel van losse atoomkernen en elektronen) in contact komt met de veel koelere wand van het reactorvat. Magneetvelden kunnen deze problemen oplossen – althans in theorie. 

Een alternatieve methode heet traagheidsopsluiting. Hierbij wordt een mengsel van deuterium en tritium opgesloten in een piepklein bolletje, dat vervolgens aan alle kanten beschoten wordt door krachtige lasers. De plotselinge druk die daarbij optreedt, is groot genoeg om fusie te bewerkstelligen. Herhaal deze procedure tientallen keren per seconde en je hebt een bruikbare kernfusiereactor – althans in theorie. 

©Evgen3d - stock.adobe.com

Helium-3 

Na decennia van onderzoek lijkt magnetische opsluiting de beste kaarten te hebben. Afgelopen februari werd in het Engelse Culham een belangrijke stap voorwaarts gezet. In de kernfusiereactor JET (Joint European Torus) wisten onderzoekers vijf seconden lang een fusiereactie in stand te houden met een vermogen van zo’n 11 megawatt – het equivalent van vier fikse windmolens. 

Dat dit resultaat de aanleiding vormde voor een juichend persbericht, schetst precies het probleem: vijf seconden. In een praktische kernfusiecentrale dien je de reactie minstens urenlang op gang te houden. De bedoeling is dat dit gaat lukken in de opvolger van de JET: de ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) in Zuid-Frankrijk, die rond 2035 operationeel moet zijn. 

Voordat we ons kunnen laven aan de vrijwel onuitputtelijke energiebron die kernfusie is, zullen we ook nog andere harde noten moeten kraken. Fusie met deuterium en tritium heeft als nadeel dat daar een heleboel neutronen bij vrijkomen. Die neutronen tasten de reactorwand aan en maken deze op den duur radioactief. Vandaar dat er ideeën leven voor fusieprocessen die met andere stoffen werken. Helium-3 wordt vaak genoemd, een isotoop die – spannend genoeg – gewonnen kan worden op de maan. Het probleem van deze alternatieven is dat ze nóg extremere omstandigheden vereisen om de fusie op gang te brengen. 

Eeuwige belofte 

Een andere heikele kwestie is dat het erg veel stroom kost om een kernfusiereactor op gang te houden. De elektromagneten die het plasma insluiten, zijn uiterst dorstig. Bij traagheidsopsluiting geldt hetzelfde voor de lasers. Daarbij is het nog maar de vraag hoe effectief de energie uit het fuserende plasma kan worden afgetapt. De wetten van de thermodynamica zijn onverbiddelijk: bij elke omzetting van energie gaat een deel van de energie verloren. En in een kernfusiecentrale zijn er nogal wat van zulke processen gaande. ITER moet gaan bewijzen dat een fusiereactor onderaan de streep daadwerkelijk elektriciteit kan leveren. 

Cynici noemen kernfusie wel de belofte die altijd dertig jaar in de toekomst zal liggen. Dat zou jammer zijn, want daarvoor is de deze manier om energie op te wekken potentieel veel te aantrekkelijk. De vraag is wel reëel of kernfusie qua kostprijs ooit zal kunnen concurreren met andere energiebronnen – ITER is vooralsnog angstaanjagend duur. Volgens Elon Musk zitten we sowieso op een dwaalspoor, want in zijn ogen hebben we die fusiereactor allang: ‘… kijk, daar hangt hij in de lucht. We hoeven er alleen maar de energie van af te tappen’.

©John D. - stock.adobe.com

Wil jij jouw huis verduurzamen?

Bij ID.nl zijn we gek op producten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt of die door gebruikers een hoge waardering krijgen. Op Kieskeurig.nl kunnen kopers van producten een review achterlaten en hiermee aangeven hoe goed (of slecht) ze een product vinden. Wij vonden vijf accuboormachines die door gebruikers zijn gewaardeerd met een 7 of hoger.

Consumentenreviews zijn een van de beste manieren om erachter te komen of een product goed of slecht is. Op Kieskeurig.nl kunnen kopers van producten aangeven wat ze ervan vinden, zodat ze potentiële nieuwe kopers kunnen helpen een aankoopbeslissing te maken. Wij vonden vijf accuboormachines die door kopers op Kieskeurig.nl zijn voorzien van een waardering van minimaal 7 van de 10 punten.

Metabo PowerMaxx BS 

De Metabo PowerMaxx BS is een compacte schroefboormachine met een Li‑ion‑accu. Dit model weegt circa 2,08 kg in de verpakking en is voorzien van een koolborstelloze motor. De machine heeft twee snelheden en werkt op 10,8 volt, waardoor hij geschikt is voor lichte boor- en schroefklussen. Door het ergonomische ontwerp ligt het toestel prettig in de hand en kun je nauwkeurig werken. De set wordt geleverd met oplader, bits en een koffer. Gebruikers waarderen het apparaat met een hoge score (9,8). Door de relatief lage spanning is hij met name bedoeld voor kleinere klussen in huis.

DeWalt DCD777S2T

Deze DeWalt schroefboormachine werkt met een 18 V Li‑ion‑accu en heeft een compacte behuizing. Hij beschikt over twee snelheden en een 13 mm boorkop. Het gewicht in de verpakking is 3,85 kg en de boormachine wordt geleverd met twee accu’s en een oplader. Dankzij de stevige koffer kun je de machine makkelijk meenemen. Het model heeft een reviewscore van 9,0 en is daarmee geschikt voor deze selectie. De brushless motor zorgt voor een langere levensduur en meer kracht per acculading. De machine is van recente bouwjaar en wordt nog steeds verkocht.

Bosch PSB 18 LI‑2 Ergonomic

De Bosch PSB 18 LI‑2 Ergonomic is een klopboormachine voor gebruik met 18 volt. Het apparaat is uitgerust met een brushless motor en wordt geleverd met een Li‑ion‑accu en lader. Dankzij de ergonomische grip ligt het toestel comfortabel in de hand. Het maximale koppel is geschikt voor klussen in hout, metaal en lichte steen. In de verpakking zit een koffer zodat je alles netjes kunt opbergen.

Makita DDF485RFJ

De Makita DDF485RFJ is een 18 V accu‑schroefboormachine met een brushless motor. Het apparaat heeft twee versnellingen en een metalen boorkop van 13 mm. De machine wordt geleverd in een Mbox met twee 3,0 Ah accu’s en lader, zodat je langere tijd achtereen kunt werken. Dankzij de ergonomische handgreep en het gewicht van circa 5 kg inclusief verpakking ligt het toestel stabiel in de hand. De machine behaalt een goede gebruikerswaardering en is geschikt voor zwaardere schroef- en boorklussen.

Makita DF457DWE

De Makita DF457DWE is een accuboormachine die vooral bedoeld is voor huis-, tuin- en keukenklussen. Hij werkt op een 18 V Li‑ion‑accu en wordt geleverd met twee accu’s en een oplader. De machine heeft twee snelheden en een 13 mm boorkop, waardoor je zowel kunt schroeven als boren. Het toestel wordt geleverd in een koffer zodat je het gemakkelijk kunt opbergen. Ondanks dat het model al enkele jaren op de markt is, is deze Makita nog steeds verkrijgbaar bij diverse winkels.

Wil jij een slimme woning waarin alles gewoon werkt? Met de komst van Matter behoort de wirwar aan verschillende apps en protocollen definitief tot het verleden. Deze universele standaard zorgt ervoor dat al je apparaten naadloos met elkaar communiceren. We leggen uit hoe deze techniek jouw slimme huis naar een hoger niveau tilt zonder ingewikkelde installaties.

Je herkent het vast: je koopt een slimme lamp die vervolgens niet samenwerkt met je favoriete app. De nieuwe smarthome-standaard genaamd Matter maakt daar voorgoed een eind aan. In dit artikel leggen we uit wat deze techniek precies inhoudt en waarom het de manier waarop je jouw huis automatiseert fundamenteel verandert. Het draait namelijk allemaal om eenvoud en universele samenwerking tussen apparaten.

Universele taal voor al je apparaten

Matter is in de basis een communicatieprotocol dat ervoor zorgt dat apparaten van verschillende fabrikanten dezelfde taal spreken. Voorheen zat je vaak vast aan een specifiek ecosysteem zoals Apple HomeKit, Google Home of Amazon Alexa. Met de komst van Matter maakt het merk van de hardware niet langer uit voor de app die je gebruikt om alles te bedienen. Het is een softwarematige laag die boven op je bestaande wifi-netwerk of het nieuwe Thread-netwerk draait om verbindingen betrouwbaar en snel te maken. Hierdoor hoef je bij de aanschaf van een nieuwe sensor of schakelaar alleen nog maar te letten op het kenmerkende logo.

©Matter

Waarom Matter, eh, matters...

De grootste winst voor jou als gebruiker zit 'm in de eenvoud van het installatieproces en de betrouwbaarheid van het systeem. Elk product dat over de officiële ondersteuning beschikt, kun je simpelweg scannen met een QR-code, waarna het direct wordt toegevoegd aan je netwerk. Omdat grote techreuzen de handen ineen hebben geslagen, hoef je niet meer bang te zijn dat een nieuwe aankoop onbruikbaar blijkt in je huidige setup. Bovendien werkt Matter lokaal in plaats van via de cloud. Dat heeft als grote voordeel dat je privacy beter gewaarborgd is en dat je lampen ook gewoon aangaan als je internetverbinding er onverhoopt een keer uitligt.

De rol van Thread en lokale snelheid

Hoewel Matter de taal is die gesproken wordt, hebben de apparaten ook een manier nodig om die signalen fysiek te versturen. Veel moderne apparatuur maakt hiervoor gebruik van Thread, een energiezuinig protocol dat een zogenaamd mesh-netwerk vormt. Hierdoor versterken apparaten elkaar en wordt het bereik in je hele woning vergroot zonder dat je extra steunpunten hoeft te plaatsen. De combinatie van deze technieken zorgt voor een razendsnelle reactietijd. Je merkt dit direct in de praktijk omdat de vertraging tussen het indrukken van een knop in je app en de daadwerkelijke actie van het apparaat vrijwel nihil is.

©ER | ID.nl

En de toekomst...?

Hoewel de techniek nog volop in ontwikkeling is, breidt de ondersteuning zich razendsnel uit naar nieuwe productgroepen zoals robotstofzuigers, slimme sloten en zelfs huishoudelijke apparaten. Fabrikanten brengen regelmatig software-updates uit voor oudere apparatuur om deze alsnog compatibel te maken met de nieuwe standaard. Dat zorgt voor een duurzamere benadering van elektronica, omdat je niet direct al je hardware hoeft te vervangen om te profiteren van de nieuwste mogelijkheden. Het bouwen van een slim huis wordt hiermee eindelijk een overzichtelijke ervaring waarbij de techniek volledig in dienst staat van jouw gemak.