Overslaan en naar de inhoud gaan

Kernfusie

De zon op aarde

Geen broeikasgassen, bijna geen langlevend radioactief afval en een bijna ongelimiteerde hoeveelheid aan energie: kernfusie zou wel eens dé energieoplossing van de toekomst kunnen zijn.

2023_SCK CEN_Kernfusie.png

Imitatie van de energieopwerkking van de zon

Traditionele kernreactoren werken door kernsplijting, een proces waarbij energie vrijkomt omdat zware atoomkernen zich delen in twee kernen. Kernfusie is het tegenovergestelde.

Al bestaan er alleen nog maar testfusiereactoren, je hoeft maar naar de zon te kijken om een grote fusiereactor te zien. Kernfusie is namelijk de techniek die de energieopwekking van de zon imiteert waarbij twee (waterstof)isotopen botsen en tot een zwaardere atoomkern (helium) fuseren. Dit proces gebeurt onder hele hoge druk en temperatuur.

Miljoenen graden & extreme druk

De zon nabootsen is, je raadt het al, niet evident. De druk in de kern van de zon is extreem hoog en de temperatuur loopt er op tot 15 miljoen graden Celsius.

Onder normale omstandigheden kan er op aarde dus geen kernfusie plaatsvinden. De hoge druk die nodig is, kunnen we hier onmogelijk creëren.

Om toch vergelijkbare fusiereacties te kunnen realiseren bij een lagere druk, moet de temperatuur fors omhoog gebracht worden. Zo worden twee isotopen van waterstof, deuterium en tritium, verhit tot 150 miljoen graden Celsius. Onder die extreme temperaturen ontstaat een elektrisch geladen gas, plasma. Wanneer de temperaturen in het plasma hoog genoeg oplopen, smelten de deeltjes samen en worden enorme hoeveelheden energie geproduceerd.

2023_SCK CEN_Kernfusie.jpg

Impact van extreme omstandigheden

De onderdelen in een kernfusiereactor worden aan veel extremere omstandigheden blootgesteld dan bij traditionele kernreactoren. Internationale onderzoekscentra, waaronder SCK CEN, bundelen de krachten om het effect van die extreme omstandigheden na te gaan. Wat zijn de stralingseffecten op de apparatuur, de robotica en cruciale structuurmaterialen? Hoe onderhouden we de kernreactie in de fusiereactor?

Driedubbele steun uit België

SCK CEN zet zijn uitgebreide nucleaire kennis in om dat vraagstuk te beantwoorden:

  • SCK CEN - Kernfusie (2019)

    Bestralingsdiensten

    De ontwikkeling van materialen die sterke straling en hoge temperaturen van kernfusie kunnen weerstaan, stelt wetenschappers voor een uitdaging. In zijn BR2-onderzoeksreactor simuleert SCK CEN de neutroneneffecten van kernfusie om zo tot fundamentele inzichten te komen. Zodra MINERVA, MYRRHA’s deeltjesversneller, up and running is, wordt de installatie ingezet om bestralingen voor fusiematerialen uit te voeren.

  • SCK CEN - Kernfusie (2019)

    Materiaalonderzoek

    Het plasma wordt in een kernfusiereactor opgesloten in een sterk, ringvormig magneetveld, zodat het niet rechtstreeks in contact komt met de reactorwand. Allerlei factoren beïnvloeden hoe goed die opsluiting werkt. SCK CEN onderzoekt hoe heel energetische neutronen, afkomstig van de fusiereactie, en het materiaal van het reactorvat op elkaar reageren.

  • SCK CEN - Kernfusie (2019)

    Meetsysteem voor plasmastroom

    De stabiliteit van het plasma komt tot stand door een elektrische stroom. Om die elektrische stroom te meten, ontwikkelde SCK CEN een meetsysteem met optische vezels. Die vezels kunnen extreme omstandigheden waaronder straling, temperatuur en magneetvelden weerstaan, en ook tegelijk andere metingen uitvoeren (bv. lokale magneetvelden).

ITER als proefproject

De technische en praktische uitdagingen van kernfusie zijn groot, maar een belangrijke stap voorwaarts is de bouw van de testfusiereactor ITER in Cadarache (Frankrijk). Het ITER-project moet de wetenschappelijke en technische haalbaarheid van kernfusie aantonen als een toekomstige bruikbare energiebron op aarde. Wereldwijd bundelen tal van onderzoekscentra, waaronder SCK CEN, de krachten in dit project om de technologie verder te ontwikkelen en op punt te stellen.

Deel deze pagina