Fusie in het klein

Na decennia van trage vooruitgang en massale investeringen, gooit een aantal onderzoekers van kernfusie het over een andere boeg.

Verdedigers van kernfusie kunnen we er misschien van verdenken dat ze overdreven optimistisch zijn, maar niet dat ze aan halve oplossingen denken. Fusie treedt op als twee elementen met elkaar worden gecombineerd, of ‘fuseren’, en daarbij een nieuw, een derde element vormen. Daarbij wordt materie omgezet in energie. Dit proces vindt ook op de zon plaats, en ook de belangrijke projecten op aarde zijn niet bepaald klein te noemen. Neem bijvoorbeeld de International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) die door een consortium van zeven landen in Frankrijk gebouwd wordt. Deze 21 miljard dollar kostende tokomakreactor zal supergeleidende magneten gebruiken om plasma te vormen dat voldoende heet en dicht is om fusie op gang te brengen. ITER zal 23.000 metrieke ton wegen, dat is drie keer het gewicht van de Eiffeltoren. De National Ignition Facility (NIF), de belangrijkste concurrent van de ITER, is al even complex: hij vuurt 192 laserstralen naar een bolletje brandstof tot dat is verhit tot 50 miljoen graden Celsius, en een druk ondergaat van 150 miljard atmosfeer.

Ondanks alle inspanningen zal het op een kernfusiereactor die op ITER of NIF is gebaseerd, nog decennia wachten zijn. Intussen volgt een nieuwe groep onderzoekers een andere strategie: zij zien het kleiner. Dit jaar investeerde het U.S. Advanced Research Projects Agency Energy bijna 20 miljoen dollar in negen kleinere projecten. Die moeten aan de hand van het programma Low-Cost Plasma Heating and Assembly (ALPHA) tot een meer betaalbare vorm van fusie leiden. Een representatief project, gerund door de in Californië gevestigde onderneming Magneto-Inertial Fusion Technologies, is ontwikkeld om plasma met behulp van elektrische stroom zo te ‘knellen’ dat het zichzelf zo in elkaar drukt dat het fusie induceert. Deze benadering werd vroeger al toegepast: wetenschappers van het Los Alamos National Laboratory gebruikten de techniek in 1958 om in een laboratorium de eerste volgehouden fusie te creëren.

Ook ondernemingen die niet aan het ALPHA-project verbonden zijn, werken aan alternatieve vormen van kernfusie. Het in British Columbia gevestigde General Fusion ontwikkelde een installatie waarin schokgolven door vloeibaar metaal worden gestuurd en zo fusie induceren. Tri Alpha Energy bouwt momenteel een colliding beam fusion reactor, een 23 meter lange fusiereactor waarin geladen deeltjes op elkaar worden afgevuurd. En defensiegigant Lockheed Martin claimt nu te werken aan een magnetische fusiereactor ter grootte van een scheepscontainer.

De historiek van de zoektocht naar kernfusie wijst uit dat we deze projecten met de nodige scepsis moeten bekijken. En toch, als een van deze benaderingen erin slaagt ons – zonder radioactief afval – schone, overvloedig beschikbare energie te leveren, dan zou ze problemen die variëren van energietekorten tot klimaatverandering, met één enkele innovatie oplossen. (db)