Een Chinese tokamak heeft recentelijk verschillende records gevestigd in het opwekken van energie uit kernfusie. Kernfusie als bruikbare energie-opwekking komt zo een stap dichterbij.
Kernfusie vereist extreem hoge temperaturen, waarbij materie zich in plasmavorm bevindt. Dat gebeurt in een ringvormig toestel, een tokamak waarin het plasma magnetisch opgesloten wordt.
China heeft in de stad Hefei (provincie Anhui) een ‘Experimental Advanced Superconducting Tokamak‘ (EAST) die recentelijk technologische doorbraken verricht heeft.
EAST is in staat routinematig de temperatuur te bereiken die nodig is om de kernfusie van een deuterium-tritium mengsel (twee zwaardere isotopen van waterstof) te starten. Dat is ongeveer 100 miljoen °Celsius. Het gebruikt zeer krachtige magneten om het plasma op te sluiten in de vacuum reactiekamer zodat het de wanden niet kan raken (en ogenblikkelijk vernielen) .
De tokamak is 70 jaar geleden uitgevonden in de Sovjet-Unie. Sindsdien zijn er 185 gebouwd in de wereld maar tot voor kort konden de toestellen de kritische temperatuur slechts een fractie van een seconde volhouden wat niet voldoende is om de kernfusie in stand te houden.
EAST is er op 12 april in geslaagd een temperatuur van 100 miljoen °C aan te houden voor meer dan zes minuten, een wereldrecord. Het plasma bevindt zich daarbij in de H-toestand (een geordende toestand met hoge mate van insluiting).
Internationale samenwerking
In Frankrijk wordt momenteel gebouwd aan de International Toroidal Experimental Reactor (ITER), een internationaal samenwerkingsproject voor een reusachtige tokamak die met plasma in H- toestand zal werken. ITER moet in 2035 klaar zijn en is ontworpen om minstens 10 keer meer fusie-energie te produceren dan de energie die in het systeem gestopt wordt. Het project wordt beschouwd als de laatste stap vooraleer men de DEMO, een prototype van een bruikbare fusiereactor met een hogere efficiëntie kan bouwen.
De ervaring van EAST met de H-toestand zal nuttig zijn om de werking van ITER te optimaliseren en de verhouding opgewekte fusie-energie tegenover gebruikte energie op te drijven.
Nog meer doorbraken
Maar er is meer. In december 2022 was EAST er al in geslaagd een plasma 17 minuten op temperatuur te houden. Een absoluut record. Dat was mogelijk door de ontdekking van een nieuwe geordende plasmatoestand, de Super-I-toestand. De vraag is nu of toekomstige tokamaks niet beter met deze Super-I-toestand werken en of er niet nog interessantere toestanden te ontdekken vallen.
EAST is opgestart in 2006 en heeft sindsdien stelselmatig zijn prestaties verbeterd. Het is een kleine tokamak. De opgedane ervaring met EAST dient niet alleen voor ITER maar ook voor het ontwerp van een grote China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) waaraan nu gewerkt wordt.
Bron: Asiatimes
