Weetjes

Het Amerikaanse kernfusiebedrijf Pacific Fusion is begonnen aan de bouw van een experimentele fusiemachine. Die moet tegen 2030 meer energie uit de fusiereactie halen dan er vooraf in de machine is opgeslagen om de reactie op gang te brengen. Dat is nog nooit gelukt en Pacific Fusion heeft een bijzondere aanpak.

De machine moet zeer korte uitbarstingen van meer dan 100 megajoule produceren. Bij die hoeveelheid energie ontstaan temperaturen en drukniveaus die je verder alleen in sterren en in ontploffende kernwapens vindt.

Dinsdag begon de bouw van de faciliteit aan de rand van Albuquerque in New Mexico. Er wordt 1 miljard dollar in de campus gestoken. In Los Lunas, 40 kilometer verderop, draait al een fabriekshal waar onderdelen voor de machine gemaakt worden.

Persen met stroom

Om te begrijpen wat deze machine gaat doen, moet je eerst weten wat kernfusie is. Bij kernfusie worden kleine atoomkernen samengesmolten tot grotere. Daarbij komt een grote hoeveelheid energie vrij. Het is hetzelfde proces dat de zon laat schijnen en het omgekeerde van wat in traditionele kerncentrales gebeurt: die splijten grote kernen juist.
Het probleem is dat zulke atoomkernen elkaar afstoten. Je krijgt ze alleen samen door de brandstof onvoorstelbaar heet te maken, onder een enorme druk. De bekendste manier waarop dat wordt gedaan, is in een donutvormige ring van magneten. Dat heet een tokamak.

Een tweede manier is om een bolletje brandstof van alle kanten tegelijk te beschieten met enorm krachtige lasers. Het buitenste laagje verdampt en duwt de rest naar binnen, waardoor de atoomkernen in het bolletje gaan fuseren. Zo boekte de National Ignition Facility (NIF) in Californië in 2022 zijn veelbesproken doorbraak.

Zonder lasers

Pacific Fusion doet dat tweede, maar dan zonder lasers. Het gebruikt condensatoren, onderdelen die elektrische lading opslaan en in één klap kunnen lossen. Die worden eerst opgeladen en vervolgens als één gigantische stroomstoot richting het brandstofbolletje ontladen. De stroom wekt een magnetisch veld op dat het bolletje samenperst.

Zo’n zogenoemde pulsed-powermachine heeft een aantal voordelen. De modules waaruit ze bestaat, kunnen gemaakt worden uit doodgewone industriële onderdelen. Lasers van dat kaliber zijn daarentegen peperduur en moeten op maat gemaakt worden.

Nog nooit gelukt

Blijft de vraag wat “meer energie eruit dan erin” precies betekent. Bij de doorbraak van de NIF in 2022 telden onderzoekers alleen hoeveel energie de lasers op het bolletje afvuurden. De reactie leverde inderdaad meer op dan dat. Maar wat die lasers zelf uit het stopcontact trokken, telde niet mee en dat was een veelvoud.

Pacific Fusion belooft de volledige rekening te maken: de reactie moet meer opleveren dan alles wat er vooraf in de machine gaat. Dat is nooit eerder gelukt en het is de voorwaarde om ooit fusiereactoren te bouwen die stroom leveren aan het net. Lukt het tegen 2030, dan mikt het bedrijf halverwege de jaren 2030 op een commerciële versie.