ID.nl logo
Kernfusiecentrales: fusie of illusie?
© Getty Images/iStockphoto
Energie

Kernfusiecentrales: fusie of illusie?

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.

In dit artikel leggen we je uit wat de uitdagingen van kernfusie zijn.

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

De binnenkant van een kernfusiereactor

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

Fusie met deuterium en tritium heeft als nadeel dat daar een heleboel neutronen bij vrijkomen; die tasten de reactorwand aan en maken deze radioactief 

Wil jij jouw huis verduurzamen?

Vraag een offerte aan voor verduurzaming:

▼ Volgende artikel
Waar voor je geld: 5 compacte televisies geschikt voor camper of caravan
© ID.nl
Huis

Waar voor je geld: 5 compacte televisies geschikt voor camper of caravan

Haal je binnenkort je camper of caravan weer van stal? Misschien is dit dan ook het moment om te kijken naar een upgrade. Op een regenachtige dag of tijdens een belangrijke sportwedstrijd is het fijn als je een televisie tot je beschikking hebt. Wij hebben vijf compacte modellen gevonden die geschikt zijn om in een camper of caravan te plaatsen.

LG 24TQ510S-PZ

De LG 24TQ510S-PZ combineert de eigenschappen van een computermonitor met die van een televisie. Het schermtype is Wide Viewing Angle, wat zorgt voor bredere kijkhoeken, zowel horizontaal als verticaal, in vergelijking met standaard panelen. Dit model draait op het webOS-platform, waarmee je toegang hebt tot een interface met diverse apps. Een onderscheidende specificatie is de ondersteuning voor AirPlay 2, waarmee je het scherm van Apple-apparaten kunt spiegelen. Ook Screen Share voor Android-apparaten via Miracast is geïntegreerd.

Het geluid wordt verzorgd door twee 5 watt speakers. Voor externe apparatuur zijn er twee HDMI-ingangen beschikbaar en een optische audio-uitgang. De resolutie bedraagt 1366 x 768 pixels en de helderheid van het paneel is gespecificeerd op 250 cd/m². Er is geen aparte 12-volt adapter meegeleverd, dus dit model werkt standaard op netstroom. Je caravan of camper moet deze optie dus bieden.

Salora 32MBA300

Salora 32MBA300 biedt jou een beeldscherm met een formaat van 32 inch met een LED-scherm. Het heeft een Full HD-resolutie en een standaard beeldfrequentie van 50 Hz. Voor de stroomvoorziening is er een specifieke 12-volt aansluiting aanwezig op de achterzijde van het toestel. Je maakt met deze televisie gebruik van het Android TV-platform, waarmee je via de ingebouwde wifimodule verbinding kunt maken met het internet voor het gebruiken van applicaties. Het delen van media vanaf je eigen mobiele apparaten doe je via de geïntegreerde Google Cast-functie.

De hardware is tevens voorzien van een DVB-T2/C/S2-tuner voor het ontvangen van verschillende soorten televisiesignalen. Daarbij kun je zenderlijsten direct inladen via het Canal Digitaal Fast Scan-systeem en is er ondersteuning voor de smartcards van Ziggo. Je kunt externe randapparatuur verbinden via de twee aanwezige HDMI-poorten, terwijl de Bluetooth-functionaliteit je de optie geeft om audiosignalen draadloos naar luidsprekers of een koptelefoon te sturen.

Samsung 24F6000F

Als je kiest voor de Samsung 24F6000F, krijg je een scherm met een Full HD-resolutie van 1920 bij 1080 pixels. Dit 2025-model is uitgerust met de Hyper Real Picture Engine en ondersteunt HDR voor het weergeven van content met een hoog dynamisch bereik. Het besturingssysteem is Tizen, dat fungeert als hub voor alle smart-functies en apps. Qua geluid ondersteunt de televisie Object Tracking Sound Lite (OTS Lite), een techniek die het geluid virtueel de actie op het scherm laat volgen.

Voor connectiviteit zijn er twee HDMI-poorten en een USB-poort aanwezig. Daarnaast beschikt het toestel over Bluetooth 5.2 en WiFi 5 voor draadloze verbindingen. Het scherm kan worden opgehangen met een VESA-beugel van 100 bij 100 millimeter. Dit model heeft geen specifieke 12-volt aansluiting en is ontworpen voor gebruik op het reguliere stroomnet.

Lenco LED-3263BK

Deze Lenco LED-3263BK werkt op basis van het Android Smart TV-besturingssysteem. Je navigeert bij dit toestel door een interface die via een wifi-module verbinding maakt met het netwerk voor de verwerking van digitale streams en gedownloade applicaties. De weergave van deze visuele informatie gebeurt op een LED-paneel met een beeldschermdiagonaal van 32 inch.

Dit apparaat heeft een ingebouwde voeding die geschikt is voor laagspanning, en je ontvangt bij het product de benodigde 12-volt autoadapter. Hiermee sluit je de televisie direct aan op de gelijkstroomcircuits van het vrijetijdsvoertuig. Wat betreft de fysieke aansluitmogelijkheden heb je bij dit model de beschikking over drie afzonderlijke HDMI-poorten aan de zijkant of achterzijde. Dit geeft je de ruimte om meerdere externe bronnen, zoals een satellietontvanger en een losse mediaspeler, gelijktijdig verbonden te houden zonder dat je steeds de kabels hoeft te verwisselen. De televisie verwerkt je opdrachten en instellingen volgens de netwerkprotocollen van het ingebouwde platform.

MEDION MD824000

Deze betaalbare MEDION MD824000 levert beeld via een LED-LCD paneel dat een diagonaal heeft van 24 inch, wat in centimeters neerkomt op 59,9. Je ziet de grafische beelden op dit scherm geprojecteerd in een Full HD-resolutie. De interne hardware omvat een triple tuner, waarmee je zelfstandig de televisiesignalen uit de ether, via de kabel of via een satellietschotel binnenhaalt.

Het stroomverbruik van de televisie valt tijdens werking in de categorie energieklasse E. Voor het gebruik in de camper of caravan tijdens je reis gebruik je de speciale 12-volt adapter die bij de televisie in de verpakking zit. Je sluit eventuele randapparatuur aan op dit model via de ene aanwezige HDMI-poort, terwijl er ook een USB-aansluiting in het toestel verwerkt zit.

▼ Volgende artikel
ByteDance gaat AI-videomodel aanpassen na Hollywood-waarschuwingen
© Thitichaya - stock.adobe.com
Huis

ByteDance gaat AI-videomodel aanpassen na Hollywood-waarschuwingen

ByteDance, het bedrijf dat ook eigenaar is van TikTok, heeft beloofd zijn AI-videotool Seedance 2.0 aan te passen nadat verschillende filmstudio's kritiek hebben geuit en zelfs hebben gedreigd met juridische stappen.

Met Seedance 2.0 kunnen gebruikers realistisch ogende video's met bekende acteurs maken. Afgelopen week ging een filmpje viral waarin acteurs Tom Cruise en Brad Pitt bovenop een gebouw vechten. Die video is geheel met AI gemaakt en heeft dus niets van doen met de echte acteurs.

Verschillende filmstudio's hebben hier kritiek op geuit, en The Walt Disney Company eist zelfs (via Axios) dat ByteDance het onmogelijk maakt om auteursrechtelijke personages in Seedance 2.0 te gebruiken. Mensen kunnen immers ook personages uit Disney-, Marvel- en Star Wars-films gebruiken voor de AI-tool. Ook Paramount heeft een brief gestuurd naar Variety.

ByteDance heeft op zijn beurt een statement naar buiten gebracht (via o.a. Reuters en BBC) waarin het claimt dat het de huidige beveiligingsmaatregelen gaat aanscherpen om zo te voorkomen dat gebruikers bestaande personages en acteurs in kunnen zetten. Op welke manier het bedrijf dat precies gaat doen is niet duidelijk.

Watch on YouTube