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 mooie volautomatische koffiemachines tot 300 euro
© ID.nl
Huis

Waar voor je geld: 5 mooie volautomatische koffiemachines tot 300 euro

Bij ID.nl zijn we dol op kwaliteitsproducten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt. Een paar keer per week speuren we binnen een bepaald thema naar zulke deals. Tijd voor een nieuw koffiezetapparaat? Ga dan voor een volledig autoamtische. Met slechts een druk op de knop heb je zo je favoriete koffie op tafel staan. Wij bekijken vijf geavanceerde modellen voor minder dan 300 euro voor je.

In het aanbod van volautomatische koffiemachines zijn er ook machines die vriendelijk geprijsd zijn. Ze malen de bonen, doseren de hoeveelheid en bereiden de koffie met één druk op de knop. Wij vonden vijf mooie modellen voor je.

Philips 2200 Series EP2220/10

Philips’ 2200‑serie richt zich op basisfunctionaliteit. De volautomaat maalt de bonen met een keramisch maalwerk en kan twee koffievarianten zetten: espresso en gewone koffie. Het bedieningspaneel biedt keuzes voor koffiesterkte, aroma en hoeveelheid. Een ingebouwde melkopschuimer maakt het mogelijk om melk te stomen voor cappuccino’s, maar er is geen intern melkreservoir. De machine heeft een waterreservoir van ongeveer 1,8 liter en een aparte bonencontainer van circa 275 gram; dit betekent dat je meerdere kopjes kunt zetten zonder tussentijds bijvullenkieskeurig.nl.

Philips gebruikt een AquaClean‑filter, waardoor ontkalken minder vaak nodig is wanneer dit filter op tijd wordt vervangen. Het apparaat heeft een voorgeprogrammeerde spoelfunctie en ondersteunt twee kopjes tegelijk. Omdat het om een volautomaat gaat, maalt en doseert het apparaat de bonen automatisch. Het apparaat heeft verschillende maalgraadinstellingen, waardoor je kunt experimenteren met fijnere of grovere maling afhankelijk van je smaak.

Krups Roma EA8108

De Krups Roma EA8108 is een compacte volautomatische espressomachine met een ingebouwde metalen maalschijf en een bonenreservoir van ongeveer 275 gramkieskeurig.nl. Dit apparaat maakt espresso, koffie en lungo en heeft een 2‑kopjesfunctie. Het waterreservoir van 1,8 liter is uitneembaar, zodat je het eenvoudig bij de kraan kunt vullen. De machine heeft een eenvoudig bedieningspaneel met draaiknoppen voor de koffiesterkte en watervolume. Het stoompijpje aan de zijkant dient voor het opschuimen van melk voor cappuccino’s; er is geen geïntegreerd melkreservoir.

Krups voorziet de EA8108 van automatische spoel‑ en ontkalkingsprogramma’s en een energiebesparende stand met automatische uitschakeling. Omdat het een volautomaat is, maalt en tampt het systeem de bonen zelf voordat het water onder druk door het koffiebed geperst wordt. De koffie-uitloop is in hoogte verstelbaar, waardoor zowel espresso‑kopjes als hogere mokken passen. De keramische maalschijf kent verschillende maalstanden zodat je de maling kunt aanpassen aan de gewenste smaak en intensiteit.

Krups Essential EA8150

De Krups Essential EA8150 is een volautomatische bonenmachine die vooral bedoeld is voor espresso, ristretto en gewone koffie. Er is een ingebouwde koffiemolen die direct voor het zetten maalt. Met de 2‑kopjesfunctie kun je twee kopjes tegelijk zetten; de sterkte van de koffie en de maalgraad stel je zelf in. De machine heeft een 1,7 liter waterreservoir en een bonencontainer van circa 250 gram. Er is geen intern melkreservoir; melk opschuimen doe je via het stoompijpje of met een aparte melkopschuimer.

Een duidelijk bedieningspaneel met druktoetsen en een klein display laat zien welke instelling je gekozen hebt. Omdat het apparaat volledig automatisch is, doseert het de juiste hoeveelheid koffie en water en voert het spoelprogramma’s uit na het gebruik. De uitloop is in hoogte verstelbaar zodat zowel kleine kopjes als grotere mokken passen. Krups levert automatische spoel‑ en ontkalkingsprogramma’s om het onderhoud te vergemakkelijken, en een energiebesparingsstand schakelt het apparaat na een tijd vanzelf uit.

Krups Arabica EA8110

Deze volautomatische Krups Arabica EA8110 combineert een bonenreservoir van ongeveer 260 gram met een ingebouwde maalschijf. Je stelt zowel de maling als de koffiesterkte in via de keuzeknoppen. Met de 2‑kopjesfunctie zet je twee espresso’s tegelijk. Het waterreservoir heeft een inhoud van 1,7 liter en is makkelijk uitneembaar voor het vullen onder de kraan. De machine heeft een stoompijpje voor het opschuimen van melk en de bereiding van cappuccino; er is geen geïntegreerd melkreservoir.

De EA8110 beschikt over automatische spoel‑ en ontkalkingsprogramma’s die via indicatorlampjes aangeven wanneer onderhoud nodig is. De temperatuur is instelbaar en de machine bevat een energiebesparende modus. Omdat dit een volautomatisch systeem is, maalt, doseert en tampt het apparaat de koffie; je hoeft slechts de sterkte, hoeveelheid en eventueel de maalgraad te kiezen. Het gebruikerspaneel bestaat uit eenvoudige knoppen en indicatoren, waardoor je zonder veel moeite een espresso of lungo zet. De watertank en opvangbak zijn uitneembaar zodat je ze eenvoudig onder de kraan kunt reinigen.

De’Longhi Magnifica ECAM20.110.B

De’Longhi’s Magnifica ECAM20.110.B is een volautomatische bonenmachine met een bonenreservoir van circa 250 gram en een geïntegreerde maalwerk met dertien maalstanden. Je kunt kiezen uit verschillende dranken, zoals espresso, koffie, lungo en cappuccino. Het waterreservoir van 1,8 liter is ruim, zodat je meerdere kopjes kunt zetten zonder bijvullen. De machine heeft geen geïntegreerd melkreservoir; melk opschuimen gebeurt met het stoompijpje aan de zijkant. Het bedieningspaneel bestaat uit draaiknoppen en druktoetsen voor koffiesterkte en volume.

De pompdruk van deze machine bedraagt 15 bar en het vermogen 1450. Je kunt ook voorgemalen koffie gebruiken omdat er een aparte koffiepoederinvoer is. De machine voert een automatisch spoel‑ en ontkalkingsprogramma uit en heeft een energiebesparingsstand. De uitloop is in hoogte verstelbaar, zodat verschillende kopjes en glazen passen. Met drie temperatuurinstellingen en verstelbare maalgraad kun je het resultaat aanpassen aan je persoonlijke voorkeur.

▼ Volgende artikel
Review Dyson V16 Piston Animal: zuigt beter dan dat hij dweilt
© Rens Blom
Huis

Review Dyson V16 Piston Animal: zuigt beter dan dat hij dweilt

Met de Dyson V16 Piston Animal kun je draadloos stofzuigen én dweilen, mits je het dweilopzetstuk er ook bij koopt. Dyson mikt met deze steelstofzuiger op huishoudens met dieren, maar de antiklitborstels blijken ook handig om lange menselijke haren op te zuigen. Een review van deze twee-in-één-gadget.

Uitstekend
Conclusie

De Dyson V16 Piston Animal is een krachtige en complete steelstofzuiger voor mensen met huisdieren en/of lange haren. De stevige prijs is begrijpelijk, maar niet mals. Dat kan wachten op een aanbieding de moeite waard kan maken. De optionele dweilmond à 149 euro weet ons niet helemaal te overtuigen.

Plus- en minpunten
  • Compleet en licht verbeterd ontwerp
  • Accuduur van 1 uur
  • Zuigt ook (lange) haren effectief op
  • Optionele dweil niet fantastisch
  • Stevige adviesprijs

Dyson staat bekend om zijn premium apparatuur met stevige prijzen, en dat is bij de V16 Piston Animal niet anders. De stofzuiger heeft een adviesprijs van 849 euro. Wil je daar ook de Submarine-dweilborstel bij, dan ben je in totaal bijna 1000 euro kwijt. Dyson kennende zullen deze prijzen binnen een jaar wel enigszins dalen, waardoor de V16 Piston Animal een betere prijs-kwaliteitverhouding krijgt.

Verbeterd ontwerp

Het ontwerp van de stofzuiger steekt goed in elkaar. De kunststof behuizing voelt degelijk aan en heeft een matzwarte afwerking, wat wij persoonlijk mooier vinden dan het grijs van voorgaande Dyson-stofzuigers. De verwijderbare batterij aan de onderkant blijft een goede zet, net als het lcd-schermpje in je gezichtsveld. Op dit scherm zie je hoelang je nog kunt stofzuigen (of dweilen) en via grafieken welk soort vuil je opzuigt.

©Rens Blom

Op het display zie je wat voor soort vuil je opzuigt en hoelang de accu nog meegaat.

Het is fijn dat je het HEPA-filter aan de achterzijde van de stofzuiger kunt losdraaien om hem te wassen. Zo blijft de stofzuiger op de lange termijn zelf zo schoon mogelijk.

©Rens Blom

Het HEPA-filter kan in de wasmachine, zodat je niet steeds nieuwe hoeft te kopen.

Een prettige verbetering in de V16 Piston Animal ten opzichte van vorige geteste Dyson-modellen is het stofreservoir. De draadloze steelstofzuiger heeft een opvangbak van 1,3 liter. Door een hendeltje te gebruiken, pers je het opgezogen vuil samen en raakt het stofreservoir minder snel vol. Wanneer je het stofreservoir boven je vuilnisbak leegt, valt de inhoud netjes naar beneden. Bij andere geteste Dyson-stofzuigers wil het vuil door de kracht van het geopende stofreservoir nog weleens in een cirkel omlaag dwarrelen, waardoor een deel buiten je vuilnisbak belandt. Het is goed om te zien dat Dyson hiervan heeft geleerd.

©Rens Blom

Je kunt de stofzuiger zonder van opzetstuk te wisselen op vloeren en kleden gebruiken.

Haren opzuigen

Effectieve stofzuigers bouwen doet Dyson al jaren, en daar vormt de V16 Piston Animal geen uitzondering op. De ster van de show is een nieuwe brede zuigmond met een speciale structuur om lange haren op te zuigen zonder dat ze vastklitten in de bewegende onderdelen van het mondstuk. Dat mondstuk werkt als een trein, hebben we de afgelopen vier weken gemerkt in een huishouden met twee verharende katten, een nog erger verharende oppashond én een vriendin met lang haar. De V16 Piston Animal zuigt de complete vloer schoon, waarbij delen van kattenbakkorrels, broodkruimels, ander vuil en dus al die haren soepel de stofzuiger in verdwijnen. Dat is best een prettig aanzicht, zeker dankzij het ingebouwde laserlicht dat een deel van je vloer groen laat oplichten om beter te zien wat je opzuigt.

©Rens Blom

De ingebouwde verlichting laat extra goed zien wat je opzuigt.

Slim aan die vernieuwde brede zuigmond is dat hij werkt op harde vloeren én tapijt of een kleed. De stofzuiger past zijn manier van zuigen aan als hij een andere ondergrond detecteert. Je kunt in één moeite dus je hele kamer stofzuigen, wat een fijne manier van werken is die past bij de hoge prijs van de stofzuiger.

Dyson levert de V16 Piston Animal met drie extra opzetstukken. Een langere, smallere zuigmond tovert de stofzuiger om tot een flinke kruimeldief, terwijl de twee-in-één-zuigmond bedoeld is voor tafels, traptreden en andere kleine oppervlakken. Het meest interessant vinden we een kleine zuigmond met dezelfde antiklitconstructie als de grote zuigmond. Deze kleine zuigmond leent zich goed om de bank, stoelen en je matras te stofzuigen.

©Rens Blom

De inhoud van de verpakking, inclusief de prijzige Submarine 2.0-dweilborstel.

De Dyson V16 Piston Animal heeft drie zuigmodi: de zuinige ecostand, de automatische stand en de boost-modus voor maximale zuigkracht. De automatische stand is het nuttigst, want die schakelt automatisch naar boost zodra hij veel vuil tegenkomt. Wij konden de stofzuiger zo'n 60 minuten gebruiken op de automatische stand. De accu opladen duurt grofweg vierenhalf uur.

Dweilen vraagt om versie 3

Voor 149 euro extra koop je de V16 Piston Animal met een dweilmond, door Dyson de Submarine 2.0 genoemd. Dat komt omdat er al een dweil met Submarine 1.0-techniek is, die overigens niet werkt met de V16 Piston Animal. Andersom kun je de 2.0-dweil niet gebruiken met vorige Dyson-apparaten. Makkelijk upgraden of uitwisselen zit er dus niet in.

©Rens Blom

De 2.0-dweilborstel vervangt de Submarine 1.0-versie.

Over de 1.0-dweil waren we niet heel enthousiast, en hoewel de 2.0-versie beter is, blijft het dweilen wat wiebelig en krijgen we snel strepen. De waterbak legen is wel eenvoudiger. Al met al een prima gadget om de vloer even op te frissen, maar een serieuze dweil biedt nog steeds beter resultaat.

©Rens Blom

De dweil reinigt de vloer, maar doet dat nogal wiebelig

Conclusie: Dyson V16 Piston Animal kopen?

De Dyson V16 Piston Animal is een krachtige en complete steelstofzuiger voor mensen met huisdieren en/of lange haren. De stevige prijs is begrijpelijk, maar niet mals. Dat kan wachten op een aanbieding de moeite waard kan maken. De optionele dweilmond à 149 euro weet ons niet helemaal te overtuigen.