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 scheerapparaten met roterende koppen voor minder dan 65 euro
© ID.nl
Gezond leven

Waar voor je geld: 5 scheerapparaten met roterende koppen voor minder dan 65 euro

Op zoek naar een nieuw scheerapparaat? Op Kieskeurig.nl vind een groot assortiment. Wij bekeken scheerapparaten met roterende koppen met een prijs van onder de 65 euro. De meeste modellen zijn zowel nat als droog te gebruiken en het merendeel van de door ons gevonden scheerapparaten hebben een reviewscore van 7,5 en hoger.

Philips Shaver 3000 Series S3143/00

De Philips Shaver 3000 Series S3143/00 wordt op Kieskeurig.nl aangeboden als elektrisch scheerapparaat voor nat en droog scheren, met roterende scheerkoppen. Het apparaat heeft een opgegeven batterijduur van 60 minuten, maar heeft even lang nodig om volledig op te laden. Het apparaat is afspoelbaar en bedoeld om ook onder de kraan te reinigen.

De messen van dit scheerapparaat zijn zelfslijpend. De Philips Shaver 3000 wordt goed beoordeeld op Kieskeurig.nl: bij dit product staat een gemiddelde score van 9,0, gebaseerd op 56 reviews van gebruikers.

Remington XR1600

Bij de Remington XR1600 zie je meteen dat het om een roterend elektrisch scheerapparaat gaat met een ingestelde minimale haarlengte van 0,02 cm (0,2 mm). De kop werkt met vijf ringen/mesjes en is bedoeld voor heel kort scheren, bijvoorbeeld hoofdhaar of een heel korte stoppel. De voeding loopt via een oplaadbare batterij; bij een volle lading geeft de fabrikant een gebruiksduur van 60 minuten op.

Laden gebeurt in ongeveer een uur via de meegeleverde lader. Dit scheerapparaat kun je nat en droog gebruiken. De XR1600 heeft een geïntegreerde trimmersetfunctie en een minimale verstelbare lengte die gelijk is aan de kortste stand. In de reviewsectie op Kieskeurig.nl wordt een gemiddelde gebruikersscore van 8,2 op basis van zes reviews genoemd.

Remington Style Series R3

Dit model uit de Style Series R3-lijn heeft een scheerunit dat vast is gemonteerd en ontworpen is voor droog scheren. De opgegeven accuduur bedraagt 40 minuten, met een opvallend lange laadtijd van ongeveer 4 uur via netstroom.

Deze Remington is afspoelbaar onder de kraan en is voorzien van een geïntegreerde precisietrimmer voor het bijwerken van randen. op Kieskeurig.nl krijgt de Remington Style Series R3 een gemiddelde gebruikersscore van 7,5 op basis van 14 reviews.

Philips Shaver Series 1000 S1142/00

De Philips Shaver Series 1000 S1142/00 is een model in de lagere nummerreeks van Philips en is eigenlijk een scheerkit. De batterijduur van deze shaver is rond de 40 minuten, maar heeft maar liefst 8 uur nodig om volledig opgeladen te worden.

De kop is opgebouwd uit drie ringen. Het scheerapparaat is onder de kraan af te spoelen en dus ook geschikt voor nat scheren; bij de accessoires vinden we een extra beschermkapje

Remington PR1350 PowerSeries Plus

Bij de Remington PR1350 gaat het om een PowerSeries-model met drie roterende scheerringen. In de productspecificaties op Kieskeurig.nl staat dat dit een draadloos te gebruiken elektrisch scheerapparaat is voor droog scheren, met een opgegeven accuduur van 40 minuten en een laadtijd van ongeveer 4 uur. Er zit een geïntegreerde precisietrimmer op.

De shaver is verder waterdicht, waardoor je de kop onder de kraan kunt reinigen. In de productinformatie is verder opgenomen dat het apparaat op een ingebouwde accu/netstroom werkt en dat er een gebruikshandleiding wordt meegeleverd. Op de reviewpagina van Kieskeurig.nl staat een gemiddelde beoordeling van 8,5, gebaseerd op 61 goedgekeurde reviews.

▼ Volgende artikel
Coöpgame Horizon Hunters Gathering van Guerrilla Games onthuld
Huis

Coöpgame Horizon Hunters Gathering van Guerrilla Games onthuld

Guerrilla Games en Sony hebben vanmiddag de coöperatieve actiegame Horizon Hunters Gathering aangekondigd, een nieuwe game binnen de Horizon-reeks.

Het spel, dat op een nog onbekend moment op PlayStation 5 en pc uitkomt, was enkele jaren geleden al deels gelekt. Toen was al bekend dat de game een speelser uiterlijk zou krijgen dan de wat volwassener vormgegeven Horizon-hoofddelen.

Op PlayStation Blog wordt gemeld dat spelers met z'n drieën een team kunnen vormen en als Hunters de wereld kunnen beschermen van dodelijke machines. De setting blijft daarbij gelijk aan eerdere games uit de reeks van de Amsterdamse ontwikkelaar. Het is daarnaast ook mogelijk om de game alleen te spelen, of om een team met computergestuurde personages samen te stellen.

Verschillende modi en Hunters

Er zijn twee verschillende modi onthuld. In Machine Incursion is het de bedoeling dat spelers het opnemen tegen golven aan machines, gevolgd door een eindbaas, terwijl Cauldron Descent langere potjes omslaat met constant veranderende ruimtes die het uiterste van spelers vragen.

Watch on YouTube

Spelers kunnen kiezen uit een uniek aantal Hunters, elk met hun eigen speelstijl, zoals mêlee of van een afstand aanvallen. Tussen missies waarbij er gejaagd wordt op machines door kan men socializen in de Hunters Gathering, waar men ook hun personages kan aanpassen, aankopen kan doen en gear kan upgraden.

Aankomende februari wordt een kleinschalige speeltest gehouden, waarvoor mensen zich kunnen aanmelden via het PlayStation Beta Program. In deze test zal het overigens alleen mogelijk zijn om in teamverband te spelen. Een releasedatum voor de uiteindelijke versie van het spel is nog niet bekend.

Over de Horizon-reeks

Horizon Zero Dawn verscheen in 2017 en is zoals gezegd ontwikkeld door het in Amsterdam gevestigde Guerrilla Games. Sindsdien is ook vervolg Horizon Forbidden West uitgekomen, alsmede vr-spel Horizon: Call of the Mountain en Lego Horizon Adventures. Voor het origineel is ook een remaster op de PS5 en pc verschenen.

Ondertussen werkt NCSoft in samenwerking met Sony ook aan Horizon Steel Frontiers, een mmorpg gebaseerd op de franchise die op een nog onbekend moment naar pc, iOS en Android komt.

Nieuw op ID: het complete plaatje

Misschien valt het je op dat er vanaf nu ook berichten over games, films en series op onze site verschijnen. Dat is een bewuste stap. Wij geloven dat technologie niet stopt bij hardware; het gaat uiteindelijk om wat je ermee beleeft. Daarom combineren we onze expertise in tech nu met het laatste nieuws over entertainment. Dat doen we met de gezichten die mensen kennen van Power Unlimited, dé experts op het gebied van gaming en streaming. Zo helpen we je niet alleen aan de beste tv, smartphone of laptop, maar vertellen we je ook direct wat je erop moet kijken of spelen. Je vindt hier dus voortaan de ideale mix van hardware én content.