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?

Het gebrek aan een rijk contrast is een van de grootste ergernissen bij lcd- en ledtelevisies. Fabrikanten hebben daarom een slimme techniek bedacht die het contrast aanzienlijk verbetert: local dimming. In dit artikel leggen we uit hoe deze techniek van jouw grijze nachtlucht weer een inktzwarte sterrenhemel maakt.

Het contrast van je televisie is misschien wel de belangrijkste eigenschap voor mooi beeld. We willen dat wit verblindend wit is en zwart echt inktzwart. Bij oledtelevisies is dat makkelijk, want daar geeft elke pixel zelf licht. Maar de meeste televisies in de Nederlandse huiskamers zijn nog steeds lcd- of ledschermen (inclusief QLED). Die werken met een lamp achter het scherm, de zogeheten backlight. Local dimming is de techniek die probeert de nadelen van die achtergrondverlichting op te lossen.

Om te begrijpen waarom local dimming nodig is, moet je eerst weten hoe een standaard led-tv werkt. Simpel gezegd is het een groot paneel met pixels die zelf geen licht geven, maar alleen van kleur veranderen. Achter die pixels brandt een grote lichtbak. Als het beeld zwart moet zijn, sluiten de pixels zich om het licht tegen te houden. Helaas lukt dat nooit voor de volle honderd procent; er lekt altijd wat licht langs de randjes. Hierdoor zien donkere scènes er vaak wat flets en grijzig uit. De achtergrondverlichting staat immers vol aan, ook als het beeld donker moet zijn.

Nooit meer te veel betalen? Check Kieskeurig.nl/prijsdalers!

De lampen dimmen waar het donker is

Local dimming pakt dit probleem bij de bron aan. In plaats van één grote lichtbak die altijd aan staat, verdeelt deze techniek de achtergrondverlichting in honderden (en bij duurdere tv's soms duizenden) kleine zones. De televisie analyseert de beelden die je kijkt continu. Ziet de processor dat er linksboven in beeld een donkere schaduw is, terwijl rechtsonder een felle explosie te zien is? Dan worden de lampjes in de zone linksboven gedimd of zelfs helemaal uitgeschakeld, terwijl de lampjes rechtsonder juist fel gaan branden.

Het resultaat is direct zichtbaar. Zwart wordt weer echt zwart, simpelweg omdat er geen licht meer achter dat deel van het scherm brandt. Tegelijkertijd blijven de lichte delen van het scherm helder. Dat zorgt voor een veel groter contrast en geeft het beeld meer diepte. Vooral bij het kijken van HDR-films en -series is dat van belang. Zonder local dimming kan een led-tv eigenlijk geen goed HDR-beeld weergeven, omdat het verschil tussen licht en donker dan te klein blijft.

©ER | ID.nl

Niet alle local dimming is hetzelfde

Het klinkt als een wonderoplossing, maar de uitvoering verschilt enorm per televisie. Het grote toverwoord hierbij is het aantal zones. Hoe meer zones de tv onafhankelijk van elkaar kan aansturen, hoe preciezer het licht kan worden geregeld. Goedkopere televisies gebruiken vaak edge lit local dimming. Hierbij zitten de lampjes alleen in de rand van de tv. Dat werkt redelijk, maar is niet heel nauwkeurig. Je ziet dan soms dat een hele verticale strook van het beeld lichter wordt, terwijl er eigenlijk maar één klein object moest worden verlicht.

De betere variant heet full array local dimming. Hierbij zitten de lampjes over de hele achterkant van het scherm verspreid. De allernieuwste en beste vorm hiervan is miniLED. Daarbij zijn de lampjes zo klein geworden dat er duizenden in een scherm passen, wat de precisie van oled begint te benaderen. Als er te weinig zones zijn, kun je last krijgen van zogenaamde 'blooming'. Dat zie je bijvoorbeeld bij witte ondertiteling op een zwarte achtergrond: er ontstaat dan een soort wazige lichtwolk rondom de letters, omdat de zone groter is dan de tekst zelf.

Ga voor de full monty!

Local dimming is dus geen loze marketingkreet, maar een dankbare techniek voor iedereen die graag films of series kijkt op een led- of QLED-televisie. Het maakt het verschil tussen een flets, grijs plaatje en een beeld dat van het scherm spat met diepe zwartwaarden. Ben je in de markt voor een nieuwe tv? Vraag dan niet alleen óf er local dimming op zit, maar vooral of het gaat om full array dimming. Je ogen zullen je dankbaar zijn tijdens de volgende filmavond!

Bij ID.nl zijn we gek op producten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt of die zijn voorzien van bijzondere eigenschappen. Met een robotstofzuiger wordt de vloer schoongehouden, terwijl je er niet bij hoeft te zijn. En stofzuigen is dan wel het minste dat ze kunnen, want ook dweilen is voor veel modellen geen proleem. We vonden vijf geavanceerde exemplaren.

Philips HomeRun 7000 Series XU7100/01

De Philips HomeRun 7000 Series XU7100/01 is ontworpen om grote ruimtes aan te kunnen. Het apparaat heeft een stofzak van 3 liter en een werktijd tot 180 minuten in de laagste stand. In tegenstelling tot veel kleinere robots is deze HomeRun uitgerust met een stille motor; de opgave van 66 dB maakt hem relatief stil.

Er zit een dweilfunctie in zodat je de robot na het stofzuigen ook direct kunt laten dweilen. Via de app kies je voor een van de modi of plan je een schoonmaakprogramma in. De robot kan zichzelf navigeren, obstakels omzeilen en keert na gebruik terug naar het laadstation. Omdat de opvangbak groot is hoef je niet vaak te legen en dankzij de Li‑ion‑accu is hij geschikt voor grotere woningen. Het apparaat is van recente datum en daarom nog volop verkrijgbaar.

Dreame L10s Pro Ultra Heat

Deze robot combineert een groot stofreservoir van 3,2 liter met een lange werktijd van ongeveer 220 minuten. Dankzij de geïntegreerde dweilfunctie verwijdert hij niet alleen stof maar kan hij ook nat reinigen. De L10s Pro Ultra Heat gebruikt een zak in het basisstation, waardoor je het reservoir minder vaak hoeft te legen.

De Dreame is voorzien van een Li‑ion‑batterij aanwezig en de robot keert automatisch terug naar het station voor opladen en legen. De sensortechnologie helpt bij het vermijden van obstakels en het nauwkeurig schoonmaken van zowel harde vloeren als tapijt. Dankzij de meegeleverde app stuur je de schoonmaak aan, stel je no‑go‑zones in of plan je een dweilrondje.

Philips HomeRun 3000 Series Aqua XU3100/01

Deze Philips‑robot is bedoeld voor wie minder vaak handmatig wil schoonmaken. Hij beschikt over een gecombineerde stofzuig‑ en dweilfunctie en kan zichzelf legen via het automatische station. Met een gebruiksduur tot 200 minuten in de laagste stand en een geluidsniveau van 66 dB kan hij urenlang zijn werk doen zonder al te veel herrie. De stofcontainer van 35 cl is kleiner dan bij de HomeRun 7000, maar door het automatische leegmechanisme is dat geen probleem.

Je bedient het apparaat via de app en kunt daar zowel een schema programmeren als zones instellen. De Aqua XU3100/01 is een model uit de recente 3000‑serie en doordat hij een mop‑pad heeft kan hij zowel droog als nat reinigen, wat handig is voor harde vloeren zoals tegels en laminaat.

iRobot Roomba Combo j9+

De Roomba Combo j9+ is een model dat je vloeren zowel kan stofzuigen als dweilen. De Combo j9 beschikt over een opvangbak van 31 cl en hij kan zelf zijn inhoud legen in het automatische basisstation dat bij de set hoort. De Li‑ion‑accu zorgt voor een lange gebruiksduur en de robot maakt een routeplanning zodat elke ruimte efficiënt wordt schoongemaakt.

Via de app kun je zones instellen waar de robot niet mag komen en het dweilelement in‑ of uitschakelen. In de basis maakt de Combo j9+ zelfstandig een kaart van je woning en keert terug naar het station wanneer de accu moet opladen of de stofcontainer vol is. De robot is bedoeld voor huishoudens die gemak belangrijk vinden en biedt naast stofzuigen ook een dweilfunctie voor hardere vloeren.

MOVA Tech P50 Ultra

De MOVA Tech P50 Ultra is een forse robotstofzuiger met een basisstation. Het apparaat heeft een stofreservoir van 30 cl en wordt geleverd met een basisstation waarin je het stof eenvoudig kunt verwijderen. De robot produceert een geluidsniveau van 74 dB, iets hoger dan de Philips‑modellen, en weegt inclusief station ruim 13 kg.

Hij kan uiteraard ook automatisch terugkeren naar het station om op te laden of te legen. In de specificaties staat dat de MOVA is voorzien van een Li‑ion‑batterij en dat hij zowel kan stofzuigen als dweilen. De meegeleverde app maakt het mogelijk om routes in te stellen en zones te blokkeren. Met een vermogen van 700 W is hij krachtig genoeg voor tapijten en harde vloeren. Het is geschikt voor mensen die een uitgebreid station met automatische functies willen.