Kernfusie wordt steeds efficiënter: Plasma zou beter beheersbaar kunnen zijn dan aangenomen

De weg naar een commercieel levensvatbare kernfusiereactor is rotsachtig. Nou ja, alleen figuurlijk, want het is eigenlijk heet, veel te heet. 150 miljoen graden (270 miljoen °F) voor een stabiele fusie van waterstofisotopen tot helium moet eerst voor elkaar gekregen worden. De inspanning die daarvoor nodig is, is gigantisch.

Bovendien suggereren berekeningen en experimenten dat turbulentie in dit plasma, dat tien keer heter is dan het binnenste van de zon, de insluiting in een relatief geconcentreerd gebied achterlaat. Hoewel dit minder geldt voor de verschillende onderzoeksreactoren, suggereren modellen hetzelfde gedrag voor een grote hoeveelheid plasma die gebruikt zal worden in de kernfusiereactor ITER.

Het resultaat zou frequente uitschakelingen zijn, omdat zulke hete materie door alles heen zou branden wat zijn pad kruist, zodra het de magnetische velden die het omhullen heeft overwonnen. Dit zou het des te moeilijker maken om het doel te bereiken om meer energie te verkrijgen dan er in de reactor stroomt voor verwarming en insluiting.

Dit idee zou echter al snel achterhaald kunnen zijn, in twee opzichten: nieuwe simulaties die zijn uitgevoerd met de software X-Point Included Gyrokinetic Code laten een ander gedrag zien. Een van de redenen hiervoor is dat hier rekening wordt gehouden met extra factoren. Deze omvatten zogenaamde homoklinische turbulentie. Dergelijke plasma-uitbarstingen keren terug naar hun beginpunt en verlaten de insluiting van de reactor niet.

Over het geheel genomen bleek uit het verbeterde en dienovereenkomstig complexere onderzoek dat het bereik voor uitbarstingen ongeveer 30 procent groter is. Dit betekent vooral dat de extreme hitte niet geconcentreerd is in een heel klein gebied en dus beter beheersbaar is.

Bovendien kunnen deze minder kritische turbulenties van het plasma specifiek worden voorkomen. De introductie van elementen zoals neon verkleint de kans op uitbarstingen, omdat de turbulentie precies daar kan worden afgeremd waar deze ontstaat.

En wat betekent dat nu? Als de nieuwe voorspellingen en modellen kloppen, kan ITER veel efficiënter worden gebruikt dan eerdere berekeningen suggereerden. Het plasma zou iets gemakkelijker onder controle te houden zijn en de kans op noodstops zou afnemen. Of andere simulaties met een vergelijkbaar, mogelijk groter belang zouden in de toekomst tot een andere conclusie kunnen komen. Hier moet en zal verder onderzoek worden gedaan.

Er is nog wat tijd, want zelfs volgens optimistische schattingen zal ITER pas over minstens 10 jaar in gebruik worden genomen. Dan kunnen de modellen in de praktijk worden getest.