Kernfusie

> Testfusiereactor ITER
> Onderzoek van plasma-wand interactie met Plasmatron

Kernfusie is een bron van energie die elektriciteit zou kunnen leveren op grote schaal. De technologie is veilig, CO2-neutraal en produceert geen langlevend radioactief afval. Omdat een duurzame energietoekomst essentieel is voor ons en de komende generaties, doet het SCK•CEN onderzoek naar kernfusie. In principe is kernfusie het nabootsen van het proces dat plaatsvindt in het hart van de zon en de sterren.

Op dit moment - zelfs na decennia onderzoek - zit de technologie nog in de beginfase. Het effectief opwekken van energie uit kernfusie op industriële schaal is vermoedelijk pas voor de tweede helft van deze eeuw. Het SCK•CEN speelt in het wereldwijde onderzoek een essentiële rol om deze gigantische uitdaging te doen lukken. Al sinds 1974 nemen we deel aan het Europese kernfusieprogramma.

Omdat fusiereactoren intrinsiek veilig zijn en geen langlevend radioactief afval produceren, onderscheiden ze zich van de traditionele kern-splijtingsreactoren. De brandstoffen (deuterium en tritium) zijn vrijwel onbeperkt beschikbaar. We kunnen ze produceren uit lithium wat we halen uit zeewater.

Testfusiereactor ITER

Een eerste belangrijke stap richting kernfusie is de bouw van de testfusiereactor ITER in Cadarache in Zuid-Frankrijk. ITER is de laatste stap voor de bouw van het industriële demonstratiemodel DEMO, gepland na 2040.

Onderzoekscentra over heel de wereld – waaronder het SCK•CEN – bundelen de krachten om dit project te doen slagen. We onderzoeken de stralingseffecten bij extreme condities op de apparatuur, de robotica en de cruciale materialen. Dit is van zeer groot belang omdat in een kernfusiereactor de onderdelen blootstaan aan veel extremere omstandigheden dan bij traditionele kernsplijting.

Zo ontstaan bij het kernfusieproces neutronen met tot zeven keer meer energie en krijgt de eerste wand van de reactor een zeer hoge warmteflux, zelfs hoger dan deze van een spaceshuttle.

De ontwikkeling van materialen die zulke sterke straling en hoge temperaturen kunnen weerstaan, stelt ons voor een enorme uitdaging. Onze reactor BR2 is een unieke installatie om de neutroneneffecten van kernfusie te simuleren.

Verder focussen we ons op technieken om de brandstof voor kernfusie te recycleren en het radioactief afval te beperken. Ook houden we steeds rekening met de sociaaleconomische aspecten van kernfusie. Een belangrijk vraagstuk daarbij is of deze technologie voldoende economisch rendabel kan zijn als toekomstige commerciële energiebron.

Onderzoek van plasma-wand interactie met Plasmatron

Om kernfusie te realiseren moet de brandstof – deuterium en tritium – worden verhit tot honderden miljoenen graden Celsius. Zo ontstaat plasma, een heet geladen gas dat niet in contact mag komen met de wand van de fusiereactor. Daarom wordt het plasma in de installatie bij elkaar gehouden in een ringvormig magneetveld.

Het SCK•CEN onderzoekt de interactie tussen de reactorwand en het hete plasma. Tal van factoren hebben een invloed op hoe beide zich gedragen. We spreken hier over een uiterst complex en een zo goed als onontgonnen onderzoeksdomein. We werken voor dit onderzoek rond plasma-wand interactie samen met verschillende wetenschappelijke instituten, waarbij ieder zich specialiseert in een specifiek domein. Wij onderzoeken de invloed van tritium en neutronen op de wandmaterialen die zullen worden gebruikt in toekomstige fusiereactoren. Hiervoor gebruiken we de ‘Plasmatron’, een unieke installatie in de wereld.

Kernfusieonderzoek

Meer informatie op ons Science Platform (Engels)