Efficiëntere kernfusie dankzij Belgische fysici

Foto: Het binnenste van de JET-tokamak in de centrale in het Britse Oxfordshire. Een tokamak is een apparaat in een reactor waar plasma wordt gemanipuleerd.

Kernfusie, waarbij lichte atoomkernen samensmelten, heet een onuitputtelijke bron van energie te zijn – het is de bron waaruit ook de zon haar energie haalt. Helaas vereist dat samensmelten een enorme hitte: tot wel 150 miljoen graden. Fusieplasma verhitten in een reactor en die extreme temperatuur aanhouden, vergt dan ook heel wat wetenschappelijk en technisch vernuft.  

Het opgesloten plasma is een mengsel van de waterstofisotopen deuterium en tritium. Een populaire methode om het te verhitten, is gebaseerd op elektromagnetische resonantie opgewekt door ingestraalde radio- en microgolven. Die methode werd mede ontwikkeld door experts van de Koninklijke Militaire School (KMS) in Brussel, dat al decennialang onderzoek doet naar kernfusie. Nu hebben de Belgen, in samenwerking met Europese en Amerikaanse wetenschappers, hun techniek nog kunnen verbeteren. Ze deden dat door een minieme hoeveelheid helium-3 (een zeldzame isotoop van het edelgas) toe te voegen aan het fusieplasma.

Immens experiment

De fysici gebruikten voor hun onderzoek een mengsel van gewoon waterstof en deuterium. ‘Na toevoeging van het helium-3 merkten we dat het plasma veel sneller en efficiënter opwarmde’, zegt Jef Ongena, onderzoeksdirecteur van het laboratorium voor plasmafysica aan de KMS. ‘Ondanks dat het slechts een onzuiverheid is, speelt het helium de rol van een tussenstation voor de energie die ingestraald wordt via radiogolven.’ Ongena en zijn collega’s voerden verschillende experimenten uit, zowel in de experimentele reactor JET nabij Oxford als in de fusiereactor van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston.

De resultaten zijn goed nieuws voor ITER, de immense experimentele reactor die momenteel in het zuiden van Frankrijk wordt gebouwd. Daar zal het plasma immers onvermijdelijk ook onzuiverheden bevatten. Die zouden kunnen dienen als doorgeefluik voor de verhitting. Met de experimentele fusiereactor willen fysici tien keer meer geproduceerd vermogen leveren dan nodig is voor het verhitten van het plasma. Elke optimalisatie aan de verhittingsmethode is dus welkom.