Kernfusie

Kernfusie maakt het leven op aarde mogelijk: het is de energiebron van de zon en de sterren. Bij kernfusie smelten lichte atoomkernen samen tot zwaardere, waarbij een klein beetje massa wordt omgezet in een enorme hoeveelheid energie. Sinds de wetenschap zich voor het eerst realiseerde wat de oorzaak is van de enorme hoeveelheid energie die de zon uitstraalt, is het een droom geweest om die energiebron op aarde te leren beheersen.

Kernfusie lijkt één van de meest aantrekkelijke lange termijn energie-opties, vooral vanwege de voor iedereen overvloedig beschikbare en goedkope brandstoffen en de zeer gunstige veiligheids- en milieu-eigenschappen.

Kernfusie speelt zich af bij zeer hoge temperaturen (tientallen tot honderden miljoenen graden Celsius). Bij die temperaturen is er niet meer sprake van de ons bekende vaste, vloeibare of gasvormige materie, maar vallen atomen uiteen in losse kernen en elektronen. De hoge temperatuur geeft atoomkernen verder voldoende snelheid om met elkaar in botsing te kunnen komen, ondanks het feit dat ze elkaar door hun positieve lading afstoten. Hierbij ontstaan de grotere kernen onder vorming van veel energie.

Voordat we in staat zijn commercieel verantwoord elektriciteit met kernfusie op te wekken, ligt de grote wetenschappelijke uitdaging bij het beheersen van dat uiterst hete plasma. Geen enkel materiaal is tegen deze temperaturen bestand, dus wordt het plasma ‘opgesloten’ in een magnetisch veld, op voldoende afstand van de reactorwand. In het laatste decennium is er belangrijke wetenschappelijke en technische vooruitgang geboekt in het fusieonderzoek. Het is gelukt het plasma te hanteren en gedurende korte tijd (enkele seconden) veel energie te laten produceren. De geloofwaardigheid van kernfusie als bron voor grootschalige en schone energieopwekking is daarmee sterk toegenomen.

Het onderzoek vergt grote investeringen, de inzet van veel wetenschappers en wordt dan ook in grote internationale samenwerkingsverbanden uitgevoerd. Recent heeft een internationale coalitie besloten tot de bouw van ITER (Latijn voor ‘de weg’): een grote, nieuwe proefreactor in het Zuid-Franse Cadarache. ITER moet de technische haalbaarheid van fusie-energie als energiebron aantonen door een langdurig brandend plasma te genereren. De ontwikkeling van ITER luidt de overgang in van fundamenteel onderzoek naar technologie-ontwikkeling. Parallel aan de experimenten in ITER zal extra materiaal-onderzoek worden uitgevoerd. Na ITER zal een eerste prototype van een commerciële fusiecentrale gebouwd moeten worden. Als het onderzoek voorspoedig verloopt kan op een termijn van 30-35 jaar gedemonstreerd worden dat de grootschalige opwekking van fusie-energie technisch mogelijk en economisch rendabel is, en aantrekkelijke veiligheids- en milieu-eigenschappen heeft.