Wetenschappers starten Wendelstein 7-X-fusiereactor voor het eerst

De Wendelstein 7-X-stellarator is voor het eerst aangezet. De Duitse fusiereactor wist op 10 december voor het eerst een heliumplasma te produceren. Daarmee wordt een nieuwe fase ingeluid na bijna twintig jaar ontwerpen en bouwen aan de fusiereactor.

Dat meldt het Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in het Duitse Greifswald. De Wendelstein 7-X is de grootste fusiereactor in de vorm van een stellarator ter wereld. Met het wokkelvormige apparaat wordt onderzoek gedaan naar de bruikbaarheid van dergelijke reactoren voor mogelijk toekomstige energiecentrales. Door een korte puls van microgolven van 1,8 megawatt werd met één milligram heliumgas het eerste plasma gecreëerd. Verschillende meetinstrumenten en camera's in het apparaat namen het plasma waar. Pas volgend jaar wordt begonnen met experimenten met waterstof om hier een plasma mee te vormen. Dit is omdat het makkelijker is om een stabiel plasma te krijgen met helium. Het plasma bestond voor een tiende van een seconde en bereikte een temperatuur van ruim één miljoen graden Celsius.

De Wendelstein 7-X zonder plasma en met plasma. De kleurenfoto is een ingekleurde zwart-witfoto.

Het doel van deze reactor is onderzoek doen naar kernfusie in een stellarator en te leren of het mogelijk is daadwerkelijk energie te produceren met een stellarator-reactor. De Wendelstein 7-X moet duidelijk maken of een stellarator inderdaad beter is in het in evenwicht houden van het plasma dan een tokamak-reactor. Die laatste is bekender als fusiereactor en heeft een donutvorm. Het probleem van een tokamak is dat die geen plasma voor langere tijd kan vasthouden, omdat het plasma met veel moeite in de donutvorm gehouden moet worden door een enorme hoeveelheid stroom. Daarom pulst een tokamak en kan er geen continu plasma bestaan.

Een stellarator heeft dit probleem niet, want de vorm van een stellarator is zo bedacht dat het plasma zijn natuurlijke vorm kan aannemen, een soort van gedraaide wokkel. Er is dan geen elektrische stroom nodig die door het plasma gaat om het op de juiste plek te houden, al is er alsnog veel stroom nodig om alles te laten functioneren. Om een stellarator te laten werken, moet er eerst een plasma gevormd worden van meer dan 100 miljoen graden Celsius, zo'n zeven keer de temperatuur van de kern van de zon. Daarmee wordt het onmogelijk om het gas te hanteren in een normaal vat. Het plasma wordt op zijn plek gehouden door magnetisme. Zeer sterke elektromagneten vormen als het ware een kooi om het plasma heen en zorgen er zo voor dat de wand van de reactor niet geraakt wordt. Bij een tokamak is er een inbalans, waardoor de deeltjes naar de wand willen. Om dat te voorkomen, is de vorm van de stellarator zo bizar verdraaid en zijn de elektromagneten onder allerlei vreemde hoeken geplaatst.

Wendelstein 7-X: ligging elektromagneten, locatie plasma binnen elektromagneten, ontwerp met menselijke maat, foto buiten- en binnenzijde. Bron: IPP

De Wendelstein 7-X is niet de eerste stellarator, maar wel de grootste. Het vat heeft een buitendoorsnede van elf meter en kon niet bedacht worden zonder de hulp van supercomputers. De computers die daarvoor nodig waren, kwamen pas beschikbaar in de jaren tachtig van de twintigste eeuw. Alle componenten moeten met extreme precisie gemaakt en in elkaar gezet worden. De werkelijke bouw van de Wendelstein 7-X begon in april 2005 nadat er zich al de nodige problemen rond financiering en bouw van de supergeleidende magneten hadden voorgedaan. Eigenlijk had het apparaat al in 2006 af moeten zijn en had het zo'n 550 miljoen euro moeten kosten. Dat werd dus tien jaar later en de kosten worden geraamd op 1,06 miljard euro.

Het geheel bestaat uit een ring van vijftig supergeleidende magneten en twintig magneten voor de fijnafstelling. De magneten, waarvan sommige 3,5 meter hoog zijn, zitten in een vacuüm en worden met vloeibaar helium afgekoeld tot vlakbij het absolute nulpunt en zitten zo dicht als mogelijk bij het plasma. Het geheel is omgeven door een stalen buitenwand. Het plasma dat in bedwang gehouden wordt, heeft een volume van dertig kubieke meter. Aan de buitenzijde zitten 254 toegangsgaten voor onderhoud en diagnostiek.

Een ander groot project rond kernfusie in Europa is ITER. Deze reactor is een wereldwijd samenwerkingsproject en maakt gebruik van een tokamak. Oorspronkelijk zou deze in 2016 hebben moeten draaien. Dit wordt al jaren uitgesteld. Momenteel lijkt het project steeds meer onder bureaucratische druk te bezwijken. Nu wordt er gemikt op het eerste plasma in 2020 en de eerste experimenten in 2027.

Reacties (120)

[ktf]

Hmm, een paar dingetjes in het artikel zijn niet helemaal zuiver. Niet zo gek, gezien het behoorlijk ingewikkelde materie is

[...]Daarom pulst een tokamak en kan er geen continu plasma bestaan.

Dat is niet waar. Er is geen fundamentele reden dat een tokamak moet pulsen. Deze reactor pulst ook, maar dat is vooral om het experiment beheersbaar te houden.

Een stellarator heeft dit probleem niet, want de vorm van een stellarator is zo bedacht dat het plasma zijn natuurlijke vorm kan aannemen, een soort van gedraaide wokkel. Er is dan geen elektrische stroom nodig om het plasma op de juiste plek te houden, al is er alsnog veel stroom nodig om alles te laten functioneren.

Ook niet helemaal waar.

Het probleem is dat het plasma op zijn plaats gehouden moet worden. Daarvoor gebruik je elektromagneten, en dus stroom. Dit is zowel in tokamak als de stellarator zo. Zoals ook in dit artikel wordt genoemd, wordt de plasmastroom in een tokamak als het ware naar buiten "geslingerd". Om dat op te lossen wordt in een tokamak niet alleen een stroom door elektromagneten, maar ook *door* het plasma geleidt om het in de reactor te houden. Die stroom maakt het lastig om het proces stabiel te houden en kost natuurlijk vermogen.

De stellarator lost dit probleem op door het plasma als het ware in een soort spiraalvorm te leiden. Het wordt als het ware 'over de kop' geduwd, waardoor het om de beurt naar buiten en dan weer naar binnen geslingerd wordt. Hierdoor blijft het netjes binnenin de reactor. Dit maakt de vorm wel bijzonder complex.

Enkele decennia geleden zijn er veel experimenten met stellarators geweest, maar daar stuitte men op allerhande problemen. Daarna heeft men (vooral Europa) de focus gelegd op tokamaks, maar dat brengt weer zijn eigen problemen met zich mee. Gelukkig wordt er tegenwoordig op meerdere mogelijkheden onderzoek gepleegd (ook laserfusie in vooral de VS), dan zullen we zien welke het meest succesvol is.

[Reactie gewijzigd door ktf op 22 juli 2024 22:21]

[Maverick_tfd]

Dat is niet waar. Er is geen fundamentele reden dat een tokamak moet pulsen. Deze reactor pulst ook, maar dat is vooral om het experiment beheersbaar te houden.

Zeker wel! Om in een tokamak een helisch magneetveld te bereiken is een stroom door het plasma noodzakelijk. Deze stroom wordt inductief aan het plasma overgebracht. Hierbij is het plasma effectief een secundaire winding van een transformator. Net als alle andere transformatoren kan ook deze transformator satureren. Hierdoor stopt de stroom uiteindelijk vanzelf en is het inherent een gepulst proces.

De stellerator gebruikt de 'rare' magneetvorm juist om een helisch magneetveld te verkrijgen zonder een plasmastroom te vereisen en daarom is pulseren niet noodzakelijk!

[Reactie gewijzigd door Maverick_tfd op 22 juli 2024 22:21]

[ktf]

Oke, ik zei het enigszins te generaliserend. Ja, het klopt dat huidige tokamaks pulsen, maar in principe zou je ook op andere manieren de stroom door het plasma kunnen jagen, en dan heb je geen pulsen nodig. Ik heb het artikel niet aandachtig genoeg gelezen, want in de context klopt het uiteraard.

[Maverick_tfd]

Die manieren heb ik nog niet gehoord, en ik kan er zo 1,2,3 ook geen bedenken. Kun je een voorbeeld geven misschien?

[dehim]

Radiofrequency heating. Je gebruikt daarbij eigenlijk gewoon radiogolven die precies de juiste golflengte en polarisatie hebben om energie toe te voegen aan de ionen. Ik leg t wss niet helemaal goed of precies uit, maar dit is ook de eerste keer dat ik er over lees.

Wil je dr zelf over lezen, lees dan dit vanaf 1.3: https://www.diva-portal.o...diva2:6969/FULLTEXT01.pdf

RF heating is ongeveer dezelfde techniek als die wordt gebruikt in linacs in ziekenhuizen.

[Reactie gewijzigd door dehim op 22 juli 2024 22:21]

[atlaste]

Dank je voor de uitleg.

Ik ben we benieuwd hoever ze nu eigenlijk zijn. Ik begrijp tussen de regels door dat ze hiermee proberen een stabiel plasma te krijgen.

Alleen, en dan? Daarna is het me nog compleet onduidelijk hoe ze uiteindelijk stroom willen halen uit het plasma. Via de deuterium-tritium weg (de extra neutron eruit laten schieten)? Of wordt er elektriciteit opgewekt in het plasma en gebeurt dit via inductie? En missen we dan nog meer stappen of zijn we er dan?

[g4wx3]

stroom wordt inderdaad opgewekt op bijzonder vreemde manier...
door water op te warmen met neutronen die uit het plasma wegschieten...

Uiteindelijk produceert een dergelijke fusie-reactor veel meer radio-actieve stoffen dan een normale fisie-reactor.
Belangrijk verschil, is wel dat de verschillende materialen, zoals van de wanden, zo worden gekozen, dat het radio-actief materiaal dat ontstaat, niet gevaarlijk is.

10 jaar gelden, heb ik me een jaar lang verdiept in fusie-reactors, maar ik zou er niet op rekenen voor toekomstige energie bevoorrading.
Het is leuk dat het mogelijk is, en het wordt dan ook aangedragen als nut van het onderzoek, maar eigenlijk is het vooral top-onderzoek van de wetenschap.

Indertijd zaten japan en frankrijk te vechten om de ITER te mogen bouwen, maar er zijn ook al eerdere fusie-reactors gebouwd.
Het is telkens de uitdaging, het plasma zo lang mogelijk te doen 'leven'. Het plasma dat zweeft in het vacuum, is heter dan de zon. Continu moet er energie aan worden toegevoegd, en moet het in evenwicht worden gehouden.
Moest er iets misgaan, koelt het plasma onmiddellijk af, en stoppen alle reacties

[Reactie gewijzigd door g4wx3 op 22 juli 2024 22:21]

[atlaste]

stroom wordt inderdaad opgewekt op bijzonder vreemde manier...
door water op te warmen met neutronen die uit het plasma wegschieten...

En daar zit een beetje mijn verwarring. Ik heb me ook best wel ingelezen op kernfusie overigens.

Wat ik ervan begreep pak je deuterium en tritium om helium te maken. Je houdt dan 1 neutron over met lekker veel energie - en die schiet weg. Omdat het een neutron is wordt hij niet vastgehouden in het magnetisch veld. (want lading = 0) Water er omheen om de warmte over te dragen en de rest is old-school. So far so good.

Mijn issue zit in dit deel van de tekst:
(Overigens correct van T.NET, dat staat ook zo op de Wendelstein website)

Pas volgend jaar wordt begonnen met experimenten met waterstof om hier een plasma mee te vormen. Dit is omdat het makkelijker is om een stabiel plasma te krijgen met helium.

Als ik het zo lees, is waterstof raar om in een plasma te hebben. Je wilt immers een deuterium/tritium combinatie hebben voor bovenstaande of een deuterium/deuterium combinatie ofzo als je iets anders van plan bent (maar ik weet niet zo goed of er alternatieven zijn).

Moest er iets misgaan, koelt het plasma onmiddellijk af, en stoppen alle reacties

Ja nouja... zoals ik het begreep: mocht het echt heel hard misgaan, 'valt' het plasma in de reactor, verbrandt dus je reactor gewoon en koelt het door de warmte-uitwisseling af. Alle reacties stoppen daarbij inderdaad - maar je reactor is daarna onbruikbaar geworden. Overigens is dat een prima oplossing.

10 jaar gelden, heb ik me een jaar lang verdiept in fusie-reactors, maar ik zou er niet op rekenen voor toekomstige energie bevoorrading.

Waarom niet? Als ze de schaal goed hebben, zou het dus gewoon moeten werken toch? Dat neemt de onzekerheid weg die er nu is om een dergelijke centrale te bouwen - en dan zal je zien dat geld ineens een heel stuk minder een probleem is.

[letatcest]

Heb iig. even verduidelijkt dat de stroom bij een tokamak door het plasma moet

[rjmno1]

Ja zoals ik hier lees moet dus de tokamak groter gemaakt worden.
Maar dan houd dat dus in dat ze nog meer energie erin moeten stoppen.
Of ziek ik dat verkeerd.
Ondertussen snap ik ook dat deze kern van 1 miljoen graden gecontroleerd kan worden door een electrisch veld.
ik wis niet trouwens dat ze sedert de 50 er jaren al mee bezig waren.

[ipaqlinux48]

Kunnen ze dit nu niet op een iets kleinere schaal bouwen, om zo toch de kosten te drukken? Of hebben ze werkelijk deze grootte nodig om "beter" te kunnen testen?
Nu om de klimaatopwarming tegen te gaan, hoop ik dat ze "snel" (lees over enkele 10-tallen jaren) een fusie reactor kunnen bouwen.

[Rannasha]

Schaal is een fundamenteel probleem in de fusie-wetenschap. Het fusieplasma moet tot een belachelijk hoge temperatuur worden opgewarmd voordat de fusie-reactie plaatsvindt. En dat betekent dat er veel warmte verloren gaat aan de omgeving. De hoeveelheid warmteverlies is evenredig met de oppervlakte van het apparaat, wat ongeveer oploopt met het kwadraat van de diameter.

De hoeveelheid energie die geproduceert kan worden is daarentegen afhankelijk van het volume van het apparaat, wat zo ongeveer schaalt met de derde macht van de diameter. Dit betekent dat bij een groter apparaat een stuk effectiever is dan meerdere kleinere apparaten met samen hetzelfde reactievolume. Is een apparaat te klein, dan gaat er meer energie verloren aan warmteverlies dan dat er geproduceerd wordt en moet er dus extern energie toegevoegd worden.

Kernfusie met dergelijke apparaten is al gedaan met kleinere versies, maar daar moest dus telkens meer energie in dan er uit kwam. Wel nuttig voor onderzoek, maar niet praktisch voor commerciele exploitatie. Deze W7X (en ook de ITER centrale die nog gebouwd wordt) is de eerste reactor van z'n soort dat meer energie op gaat leveren dan er in gestopt moet worden. (klopt niet, zie hieronder)

[Reactie gewijzigd door Rannasha op 22 juli 2024 22:21]

[superrock]

De W7X gaat helemaal geen energie opleveren. Daarvoor had hij nog een pak groter moeten. Hij heeft voor fusie niet de benodige shielding om fusie te kunnen laten toestaan. Het enige doel van deze stellarator is om de fijne kneepjes van plasmabeheersing te leren. Ze kunnen dan dit ontwerp gebuiken i.p.v. een tokamak zoals in ITER als alles goed gaat. De volgende fusiereactor na ITER zal dan mogelijk dit ontwerp gebruiken en energie opwekken.

[bogy]

goh, ik weet nog ergens een grote buis van meer dan 30km in de grond liggen die tegen het nulpunt aankomt... misschien dat we die kunnen gebruiken om op te schalen???

(mjah, ik weet ook wel dat cern's deeltjesversneller niet kan gebruikt worden voor dit doeleinde, maar het leek gewoon grappig als we over opschalen praten....)

[Reactie gewijzigd door bogy op 22 juli 2024 22:21]

[Rannasha]

De LHC tunnel zou (alle praktische problemen daargelaten) bijzonder ongeschikt zijn, gezien deze zeer lang, maar vrij dun is. Daarmee krijg je een behoorlijk ongunstige verhouding tussen volume en oppervlak.

[Umbrah]

Het probleem zit hem puur in de fysica van fusie; er zit een zekere mate van 'kritieke massa' als factor bij; zeker totdat we het beter snappen. Om het in kosmologische termen een beeld te geven: de zon en jupiter hebben beide een ding gemeen: grote verzamelingen waterstof. Toch is de zon groot genoeg om tot ster te komen, terwijl jupiter (gelukkig) geen ster is. Bruine dwergsterren zijn ook gevonden, die worden wel eens 'mislukte sterren' genoemd. Fusie heeft een zekere 'druk' nodig om te kunnen werken, anders heb je alleen een lading waterstof in een mooie kring. Druk kun je krijgen door de hitte op te voeren, en door meer massa toe te voegen. Vandaar de schaal... de schaal draagt bij aan het rendement.

[Verwijderd]

Fusie reactors worden efficienter als ze groter worden. Bij een kleinschalige test zijn je resultaten niet zoveel waard. Fusiereactoren zijn al te bouwen. Het gaat hier vooral om de efficientie. Momenteel leveren fusiereactoren minder energie dan dat er ingestopt word. Daar heb je natuurlijk niet veel aan als je er energie uit wilt halen.

[arjankoole]

Kunnen ze dit nu niet op een iets kleinere schaal bouwen, om zo toch de kosten te drukken? Of hebben ze werkelijk deze grootte nodig om "beter" te kunnen testen?
Nu om de klimaatopwarming tegen te gaan, hoop ik dat ze "snel" (lees over enkele 10-tallen jaren) een fusie reactor kunnen bouwen.

de kleinere hebben ze waarschijnlijk al getest, maar je moet opschalen op een bepaald moment (want je hebt een hele grote reactor nodig om commercieel stroom te kunnen produceren). Of soms moet je juist krimpen, zoals Lockheed doet met hun fusie project.

[vjweirnogeenn]

Het probleem met kernfusie is dat het plasma in een cirkel "gedwongen" moet worden. Hoe kleiner de reactor, hoe meer energie er nodig is voor de elektromagneten, om de plasma in de juiste banen te geleiden.

Om dit te visualiseren, moet je maar eens denken aan een auto die 120km/h gaat. Als je een flauwe bocht neemt (denk aan de bochten in een snelweg) dan gaat dat prima. Alles op de snelweg is namelijk ontworpen voor die snelheid.
Als je echter met diezelfde auto een scherpe bocht maakt (denk aan een woonwijk) met 120km/h, dan zal je zeker de bocht uit vliegen. De haakse bochten in woonwijken zijn totaal niet geschikt voor die snelheden.

De kleinere projecten uit het verleden zijn nooit winstgevend geweest in de vorm van energie opwekken. De kleine reactoren verbruikte meer energie dan dat er opgewekt werd.
Echter is bij de kleinere projecten het bewijs geleverd dat kernfusie werkt, dat het daadwerkelijk winstgevend kan zijn, zolang de reactor maar groot genoeg is, en dat het veilig is (er kan nooit een meltdown plaatsvinden met een destructieve kettingreactie als gevolg)

Iter was het eerste idee dat uitgevoerd ging worden waarbij het, volgens wetenschappelijke berekening, mogelijk was om meer energie uit het fusie proces te laten komen dan dat er toegevoegd werd hieraan.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/ITER

[cyberstalker]

Heeft het niet ook iets te maken met het feit dat de hoeveelheid benodigde energie voor het magnetische veld lineair groeit met de omtrek van de reactor, terwijl de hoeveelheid gecreeerde energie weer afhangt van het volume (wat op een gegeven moment steeds sneller toeneemt) waardoor je een break-even-punt krijgt?

[JelteDoeksen]

https://en.wikipedia.org/wiki/Tokamak_Fusion_Test_Reactor
Het maken van het plasma kost zoveel energie, dat er pas bij een bepaalde temperatuur break-even wordt bereikt tussen de energie die er in moet en er uit komt. Dat is blijkbaar moeilijker te bereiken in kleinere versies.

[andreetje]

1 miljard euro klinkt veel, maar dat is het bedrag dat de Nederlandse overheid in 1,5 dag uitgeeft. En Duitsland is nog veel groter.

Als hiermee onze toekomst veilig kan worden gesteld, dan is het een schijntje. De Nederlandse overheid gaat tientallen tot 100 miljard euro steken in een energieakkoord, om het even in verhouding te zien.

[styno]

Heb jij een betrouwbare bron kunnen vinden voor die 100 miljard voor het energieakkoord? Ik zoek me rot maar kan het niet vinden, afgezien van de voorspelbare propagande van de Groene Rekenkamer/Klimaatgat...

Als hiermee onze toekomst veilig kan worden gesteld, dan is het een schijntje.

"Als ..." is het sleutelwoord. Dit is wat o.a. het Max Planck Instituut en het Franse nationale centrum voor wetenschap over fusie te zeggen hebben:

It is generally agreed that nuclear fusion can not play a role at least until 2050, 2060 or even later – if at all, as too many uncertainties and problems still must be solved, some of them being “no-go” criteria for the whole concept.

Laten we wetenschappelijk onderzoek financieren naar fusie, als is het maar om de spin-off kennis en toepassingen die hierdoor ontstaan. Maar we zullen tegelijkertijd volop moeten inzetten op meer realistischere oplossingen. RE's leveren nu al een bijdrage en bieden nog heel veel groeipotentieel.

[Reactie gewijzigd door styno op 22 juli 2024 22:21]

[andreetje]

Ik heb meer vertrouwen in de Groene Rekenkamer dan in kabinet Rutte II.

Geen idee wat je met een RE bedoelt.

[styno]

Als je van halve leugens en overdreven aannames houdt welke consistent in het nadeel van RE's (renewable energy sources) uitvallen (en een blinde liefde voor thorium), dan zit je goed bij de GR.

[andreetje]

Ik heb een blinde liefde voor 24/7 stroomvoorziening, en dat bestaat nu nog omdat het aandeel aanbodgerichte energievoorziening nog heel laag is.

Ook al liegen ze half, dan nog moeten we ons ernstig zorgen maken over de toekomst van Nederland. Ik zeg het altijd zo: een goudgerande verzorgingsstaat en de peperdure verlangens van milieuactivisten gaan niet samen.

[styno]

Ach, mensen die RE's afwijzen roepen al meer dan 20 jaar dat het licht uitgaat als we meer dan 0.9%, 4%, whatever% aandeel RE's krijgen. Al die tijd hebben de angstzaaiers ongelijk gekregen, heeft Duitsland inmiddels 25+% RE's terwijl ze ook nog eens hun oudste kernreactoren uitschakelden en hebben ze het stabielste netwerk ter wereld.

Grid operators, je weet wel, die gasten die het licht aan houden, zeggen ondertussen, zoals 50Hz recent nog, dat zeer hoge aandelen RE's mogelijk is zonder dat de betrouwbaarheid in het geding komt en zonder extra storage.

De CEO van 50Hz heeft gelijk, het gaat om de mind-set en eentje die alleen maar draait om angst en korte termijn denken zal nooit ergens komen.

[ArcticWolf]

Computers begonnen ook groot en nu is een smartwatch sneller dan de eerste computers die hele gebouwen in beslag namen
Ik verwacht dat als ze de techniek/theorie erachter beter beheersen dat deze reactors vanzelf kleiner worden. (als dit experiment slaagt dan)

[brinkdinges]

Zonder supercomputers was het blijkbaar niet mogelijk om een model van dit proces te maken dat nauwkeurig genoeg met de werkelijkheid overeen komt. Je kunt echter niet meer details aan je model blijven toevoegen en meer computing power er tegenaan gooien om het model door te rekenen. Op een gegeven moment heb je meer data nodig, praktijkdata wel te verstaan.

Het voordeel van software schrijven en modellen maken is dat je vrij snel je aannames onderzoeksvraag kunt valideren, maar als je meetgegevens nodig hebt dan moet je eerst een testopstelling maken. In dit geval zijn de testopstellingen helaas gruwelijk duur en complex.

Als ik de reacties van de mensen hierboven zo lees, dan gaan de reactors hierna alleen maar groter worden als ze zichzelf eenmaal bewezen hebben

[Horstenator]

Maar als ze niet kleiner worden, hoe krijg je ze dan in een DeLorean?

[QuestionMarc]

Sorry maar kernfusie gaat nooit (je weet wel niet nu, niet over 50 jaar, en ook niet over 1000 jaar) voor een significante opwekking van energie zorgen. Want: te duur. Als je energie wilt opwekken dan zijn echt ALLE andere manieren goedkoper. Bron: https://matter2energy.wor...fusion-will-never-happen/
Ik weet niet wat het doel is van dit project maar iemand die serieus naar de technologie kijkt moet gewoon concluderen dat er geen duurdere manier is om energie op te wekken.
Ik heb een beter idee: gebruik gewoon de fusiecentrale aan de hemel en richt er een zonnepaneel op !

[Eskimo0O0o]

Ik heb het hele artikel met grote interesse gelezen en ik moet toegeven, het is een SUPER inzichtelijk artikel met een hele frisse blik op de discussie van nucleaire energie. Sterker nog, toen ik het einde van het artikel bereikte, was ik eigenlijk ook wel overtuigd dat nucleaire fusie inderdaad een doodlopend spoor is.

ECHTER: waar het artikel compleet aan voorbij gaat is het principe van diminishing returns. Hij gaat uit van een statische prijs voor zonne- en windenergie etc. Dat klopt simpelweg niet. De zonnepanelen en de windturbines die nu geplaatst worden, worden op relatief economisch gunstige plekken gebouwd en zijn zodoende veel rendabeler dan toekomstige energiebronnen. Aangezien de wereldpopulatie toch nog wel een tijdje zal blijven groeien, de tweede- en derdewereldlanden welvarender worden en meer energie gaan vragen (India anyone?), is het dus ook voorspelbaar dat de energievraag in de wereld nog een tijdje fors zal groeien. Om aan deze vraag te voldoen met alleen hernieuwbare bronnen zal er FORS in capaciteit uitgebreid moeten worden en raad eens? Op het moment dat alle woestijnen vol staan met zonnepanelen, alle ondiepe zeeën volstaan met windmolenparken, alle geysers al afgetapt worden en elke rivier zijn eigen hydrodam heeft, moeten wij dus energie op gaan wekken op de economisch ongunstigere plekken: zonnepanelen in Noorwegen, windmolens in dalen van bergen. Die leveren minder, kosten meer en geven dus een heel ander beeld van de kosten/watt. En die moet je wel meerekenen als je er vanuit gaat dat wij NOOIT kenfusie gaan exploiteren (en de kool, gas en olie raakt natuurlijk wél op een gegeven moment op).

Vergelijk het met Bitcoins: aanvankelijk was het rendabel om dure computers aan te schaffen puur voor het minen. Inmiddels weten we wel beter en zien we dat zelfs de serverparken gericht op het minen amper nog rendement halen maar wel vrij veel stroom kosten.

Latere toevoeging:
Het hele artikel is gestoeld op twee aannames die incompleet zijn:

1) wij hebben nu heel veel keus en dat zal zo blijven. Onjuist. Feitelijk kunnen wij kiezen uit hernieuwbare bronnen, fossiele bronnen en nucleaire bronnen (beide soorten, met beide hun unieke grote bezwaren). Dat er verschillende soorten hernieuwbare bronnen zijn is heel mooi, maar er zit een limiet aan hun capaciteit (wereldwijd gezien). Dat de fossiele bronnen opraken hoef ik natuurlijk niemand uit te leggen, dus dan moeten we op de lange termijn toch echt gaan kijken hoe wij voldoende stroom opwekken als wij de limieten van de hernieuwbare bronnen bereiken (waardoor DIE prijzen ook fors zullen stijgen!)

2) de prijs-opbrengst verhoudingen zullen in dezelfde orde van grootte blijven. Klopt ook niet. niet voor niets is er recentelijk ook een hele discussie geweest over het rendabel zijn van windmolenparken op zee. Aanvankelijk dacht iedereen dat het economisch haalbaar was en we zodoende de planeet aan het redden waren. Als de effecten van subsidie en onderhoud aan het eind mee worden geëvalueerd ontstaat een iets genuanceerd beeld. Ik wil nu niet zeggen dat windenergie heel slecht of juist heel goed is, alleen dat huidige inzichten over de prijs, rendement, etc, in slechts enkele jaren drastisch kunnen veranderen zonder dat de onderliggende techniek zelf opeens grote sprongen vooruit (of achteruit) maakt.

Slotnoot: ik denk dat de auteur stiekum zelf ook wel door heeft dat wij de hernieuwbare energie niet oneindig kunnen blijven opschalen. In het artikel begint hij nota bene zelf over de mogelijkheid om motoren op pinda-olie te laten draaien. Vervolgens begint hij over de goedkopere alternatieven, maar waar hij dan vreemd genoeg stilletjes over zwijgt is waarom wij het goedkoopste hernieuwbare alternatief (soja-olie) niet gebruiken. Nou, simpelweg omdat er niet genoeg landbouwgrond is om alle motoren in de wereld te laten draaien op wat voor plantaardige olie dan ook.

[Reactie gewijzigd door Eskimo0O0o op 22 juli 2024 22:21]

[QuestionMarc]

Als je beseft dat de aarde maar liefst gemiddeld 1000 W/m2 ontvangt dan kun je ervan uit gaan dat dat voorlopig nog wel voldoende is. Een oppervlakte van 250x250 KM in de sahara gevuld met zonnepanelen is al voldoende om de wereld van genoeg energie te voorzien.
Natuurlijk zal ook dat ooit te weinig worden, maar tegen die tijd zullen we de ruimte ingegaan zijn. Wellicht kunnen we een fusiecentrale ooit inzetten om een een ruimteschip van voldoende energie te voorzien?

[wvd_vegt]

Leuk, maar wat doen we nachts? En hoe transporteer je de stroom naar waar je het nodig hebt?

De meeste alternatarieve energie is niet continue beschikbaar op het goede tijdsti. Daarom krijgen we Duitse zonne-energie zo goedkoop.

[Verwijderd]

In principe is het transport probleem op te lossen. Kost grote investeringen, maar dat soort lange kabels zijn met de huidige technologie al prima te doen. (NB: Onze stroom gaat momenteel ook over heel Europa heen. Tijdelijke opslag in Noorwegen, pieken opvangen met nucleair uit Frankrijk, etc etc. Naar de Sahara is niet zo heel erg veel langer. Factor 4 of 5. Dat is best te doen.

En korte termijn opslag, (één dag) is ook best te realiseren. Lange termijn opslag, (half jaar) omdat in de winter je slechts 10% opbrengst van de zomer hebt, is een enorm probleem in Noord Europa. Maar in de Sahara zijn de verschillen veel kleiner.

[styno]

De meeste alternatarieve energie is niet continue beschikbaar op het goede tijdsti. Daarom krijgen we Duitse zonne-energie zo goedkoop.

Nederland importeert 24/7/365 zoveel stroom uit Duitsland als de interconnects aan kunnen, aldus TenneT en die kunnen het weten want die beheren de interconnects.

Hoe rijm je dat als zonnepanelen alleen maar een paar uur per dag (en dan ook alleen in de gunstige jaargetijden) voluit energie produceren?

[Eskimo0O0o]

Het hele artikel gaat er juist over dat je niet naar de theoretische getalletjes moet kijken (die natuurlijk fantastisch zijn voor kernfusie als energiebron), maar juist ook naar de werkelijkheid. En dan kom jij aan met een gebied van 250x250 km in de sahara zonder enige rekening te houden met de moeilijkheden van energietransport, onderhoud, fysieke kwetsbaarheid, aanlegkosten, politieke stabiliteit, etc, etc, etc...

Als het zo makkelijk en goedkoop en fantastisch was zodat we ons energievraagstuk ermee hadden kunnen oplossen, hadden we het allang gedaan toch?

[styno]

Als het zo makkelijk en goedkoop en fantastisch was zodat we ons energievraagstuk ermee hadden kunnen oplossen, hadden we het allang gedaan toch?

Dat zou je ook over de belofte van kernenergie kunnen vragen. Zo simpel ligt het dus niet.

Overigens wordt wereldwijd al meer nieuwe RE capaciteit geplaatst dan fossiel en nucleair tezamen. De wereld economie groeide maar emissies bleven plat, en dat is voor het eerste in 40 jaar het geval.

[BadRespawn]

Op het moment dat alle woestijnen vol staan met zonnepanelen

Ook met een wat grotere wereldbevolking (de groei is sinds de jaren 60 aan het afnemen), en met toegenomen gemiddelde vraag per individu, hebben we echt niet zo veel ("alle woestijnen vol") ruimte nodig.

Ook ligt het helemaal niet voor de hand om dergelijke energie opwekking centraal te doen. Het leent zich juist zeer goed voor kleinschalige decentrale toepassing, en een groot deel wordt momenteel ook zo gedaan, want het is niet alleen rendabel als het in een woestijn staat.

[Eskimo0O0o]

Het leent zich juist zeer goed voor kleinschalige decentrale toepassing

Precies. Is een kleinschalige toepassing wat we nodig hebben als we de hele wereld van energie willen voorzien? Is Duitsland (een land dat wat meer oppervlak/inwoner heeft dan Nederland) in staat om zijn volledige energievraag te voldoen met hernieuwbare bronnen?

En onderschat niet hoeveel de energievraag nog gaat toenemen.

Bekijk de volgende informatie eens: Electric power consumption (kWh per capita).

Nederland (16,8 miljoen inwoners): 6 871 in 2012 (4 293 in 1981)
Zwitserland (8 miljoen inwoners): 7 886 in 2012 (6120 in 1981)
Verenigde Staten (319 miljoen inwoners): 12 954 in 2012 (9 977 in 1981)
China (1,36 miljard inwoners): 3 475 in 2012 (286 in 1981)
India (1,25 miljard inwoners): 744 in 2012 (152 in 1981)

Misschien dat de vraag per persoon in de Westerse wereld niet zo heel veel meer gegroeid is in de afgelopen decennia, maar hiermee vergeet je de meer dan twee miljard mensen in China en India die nog een forse "inhaalslag" gaan maken qua welvaart (en hiermee ook de energievraag). In India is het huidige beeld nog verder vertekend vanwege hun dramatische infrastructuur (blackouts zijn daar aan de orde van de dag) en het overgrote deel van de bevolking die überhaupt niet op stroom is aangesloten (maar alles op gas en kolen doen).

Het is gelet op bovenstaande getallen niet ondenkbaar dat de 1 miljard mensen in India in de komende 20 jaar hun energievraag gaan vertienvoudigen, net zoals China dat al in de afgelopen 30 jaar heeft gedaan.

2,5 miljard mensen (een derde van de wereldbevolking) die de komende decennia even hun energievraag met een factor 5 tot 10 (want ook China blijft nog keihard groeien) gaan laten toenemen. Dat lijkt mij meer dan genoeg reden om aan te nemen dat we er misschien toch niet gaan komen met zonne- en windenergie alleen.

[Reactie gewijzigd door Eskimo0O0o op 22 juli 2024 22:21]

[styno]

Je suggereert en vraagt veel waarom RE's niet aan de energievraag kunnen voldoen maar onderbouwd weinig.

2,5 miljard mensen (een derde van de wereldbevolking) die de komende decennia even hun energievraag met een factor 5 tot 10 (want ook China blijft nog keihard groeien) gaan laten toenemen. Dat lijkt mij meer dan genoeg reden om aan te nemen dat we er misschien toch niet gaan komen met zonne- en windenergie alleen.

De komende decennia is er ook nog geen grootschalige uitrol van kernfusie, terwijl wereldwijd RE's vorig jaar de meeste nieuwe capaciteit toevoegden en dat aandeel zal naar verwachting toenemen doordat deze (met name PV) goedkoper worden.

Het punt van BadRespawn is dat centrale energievoorziening een uitgebreid en fijnvertakt distributie netwerk nodig heeft, terwijl micro-grids met renewables dat niet nodig hebben. In de meeste regio's waar de energievraag sterk gaat toenemen is nog helemaal geen grid (en al helemaal geen betrouwbaar grid), terwijl de gebieden en afstanden er veel groter zijn dan in Europa. De ontwikkelende landen zouden (zeker in de rurale gebieden) dezelfde strategie kunnen volgen zoals met mobiele telefonie: sla de zeer kostbare aanleg van vaste lijnen over en stap 'draadloos' in met microgrids.

[Reactie gewijzigd door styno op 22 juli 2024 22:21]

[Eskimo0O0o]

Je suggereert en vraagt veel waarom RE's niet aan de energievraag kunnen voldoen maar onderbouwd weinig.

In het artikel dat jij hierboven refereert, linkt Bloomberg zelf door naar een artikel van IEA (beiden groot voorstander van renewables uiteraard).

Wat staat hier in?
The sun could be the world’s largest source of electricity by 2050, ahead of fossil fuels, wind, hydro and nuclear, according to a pair of reports issued today by the International Energy Agency (IEA). The two IEA technology roadmaps show how solar photovoltaic (PV) systems could generate up to 16% of the world’s electricity by 2050 while solar thermal electricity (STE) from concentrating solar power (CSP) plants could provide an additional 11%. Combined, these solar technologies could prevent the emission of more than 6 billion tonnes of carbon dioxide per year by 2050 – that is more than all current energy-related CO2 emissions from the United States or almost all of the direct emissions from the transport sector worldwide today..

Met andere woorden, zoals we nu in een heel rap tempo dingen erbij aan het plaatsen zijn en wij dat de komende 35 jaar vol blijven houden (wat op zichzelf al een optimistische inschatting is), dan draagt zonne-energie (de grootste bron van energie tegen die tijd) niet meer bij dan 25% van de energievraag. Tel daar de andere hernieuwbare bronnen bij op en ik denk dat je niet heel veel verder dan 40% komt. Dat is natuurlijk al fantastisch, maar dermate ver verwijderd van 90-100% dat de conclusie toch moet luiden dat hernieuwbare bronnen alleen onvoldoende zijn om onze honger naar energie te stillen. Ik kan niet onderbouwen dat wij genoeg fossiele brandstoffen hebben om de komende 100 jaar zo door te blijven gaan, maar mijn punt is dat wij op meerdere paarden moeten blijven wedden i.p.v. kernfusie op voorhand al af te schieten met de stelling dat onze hernieuwbare bronnen voldoende zijn.

[styno]

Hmm, solar is tegen 2050 de grootste afzonderlijke vorm van opwek, en dan is het nog niet genoeg?

(wat op zichzelf al een optimistische inschatting is)

Ik denk juist dat zelfs de groei er nog lang niet uit is.

In de reacties waar jij op reageerde (en door mij) werd kernfusie niet op voorhand afgeschoten maar realistisch gezien draagt kernfusie tegen 2050 nog rond de 0,0% bij aan de wereld elektriciteitsvoorziening. We zullen dus keihard in moeten zetten op andere vormen naast onderzoek naar kernfusie.

Tel daar de andere hernieuwbare bronnen bij op en ik denk dat je niet heel veel verder dan 40% komt.

Het 2DS scenario van de IEA (daar hebben we het over) komt zelf 60+% tegen 2050 voor alle RE's tezamen.

Overigens heeft de IEA een track-record van het zwaar onderschatten van RE's ontwikkeling. De uitkomst kan dus net zo goed nog hoger uitpakken.

[Reactie gewijzigd door styno op 22 juli 2024 22:21]

[BadRespawn]

Is een kleinschalige toepassing wat we nodig hebben als we de hele wereld van energie willen voorzien?

Ja want er zijn heel veel locaties (oa het dak van praktisch ieder gebouw) geschikt voor kleinschalige energie opwekking.

[styno]

ECHTER: waar het artikel compleet aan voorbij gaat is het principe van diminishing returns. Hij gaat uit van een statische prijs voor zonne- en windenergie etc. Dat klopt simpelweg niet.

Inderdaad, dat klopt niet. Vooral zonne- energie wordt goedkoper. Als je maar naar één aspect van de formule kijkt dan krijg je verkeerde antwoorden.

Lazard: "The median average cost of generating electricity from utility-scale photovoltaic (PV) technology has declined about 25% from one year ago."

Als je dit niet meeneemt in je argumentatie zul je altijd op het verkeerde antwoord uitkomen.

De zonnepanelen en de windturbines die nu geplaatst worden, worden op relatief economisch gunstige plekken gebouwd en zijn zodoende veel rendabeler dan toekomstige energiebronnen.

Ook hier weer de focus op slechts één parameter in een serie van parameters die de economische haalbaarheid bepaalt. Vergeten wordt o.a. continue doorontwikkeling van pv en wind.

Een voorbeeld: voorheen werden windturbines zoveel mogelijk op windrijke plekken geinstalleerd en waren zwakkere windgebieden simpelweg niet economisch. Door recente doorontwikkelingen van turbines, o.a. een grotere specific area (verhouding swept area en generator capaciteit) neemt de capaciteitsfactor toe en daarmee het aantal opgewekte kWh terwijl de prijs per kWh daalt.

Slotnoot: ik denk dat de auteur stiekum zelf ook wel door heeft dat wij de hernieuwbare energie niet oneindig kunnen blijven opschalen

Oneindig is een groot woord maar als je even zoekt vind je genoeg serieuze rapporten die scenario's beschrijven waarin RE's een zeer hoog (of zelfs 100%) aandeel in de elektriciteitsopwek hebben, waarbij er soms ook vanuit gegaan wordt dat zelfs personenvervoer geelektrificeerd wordt.

[Reactie gewijzigd door styno op 22 juli 2024 22:21]

[SuperDre]

tja, misschien dat de weg naar fusion een dure/lange weg is, maar zodra het er is dan is het wel in 1 klap uiteindelijk een hele goedkope manier van energie opwekken.. Vergis je niet hoor, de wetenschap staat met betrekking tot een hoop dingen nog in de kinderschoenen, wat men een paar decennia nog onmogelijk achtte blijkt nu wel mogelijk (en soms ook dingen die men juist mogelijk achtte blijken niet mogelijk, in iedergeval niet met de kennis die we tot nu toe hebben)..

[QuestionMarc]

Goedkoop ?!? Elektriciteit opwekken dmv fusie gaat echt nooit goedkoop worden. In ieder geval: nooit zo goedkoop dat het minder kost dan alle andere manieren van opwekken. Alleen al het koelsysteem voor de magneten: dat is zó complex en duur (en kost veel helium, dat is nu eigenlijk alleen beschikbaar omdat het vrij komt bij gaswinning)
Aangezien de prijs van zonnepanelen alleen maar naar beneden gaat terwijl het rendement toeneemt kun je niet anders concluderen dat het nooit concurrerend wordt.
Eigenlijk is zonne-energie al de goedkoopste manier van opwekken, we hoeven alleen nog maar op te slaan en dan zijn we klaar.

[SuperDre]

tja, computers waren 'vroeger' ook onbetaalbaar, maar door verbeterde kennis, massaproductie en ga zo maar door, zijn ze tegenwoordig voor $5 (R-Pi) al te koop..
Zoals ik al zei, in verhouding is onze kennis nog zeer beperkt..

[OCU-Macs]

Die bron weet het overtuigend te schrijven, maar gaat alleen maar van economische principes uit en gaat daarmee helemaal voorbij aan milieu effecten, het opraken van fossiele brandstoffen enzovoorts.

Momenteel zijn economische overwegingen nog steeds leidend als het gaat om de keuze hoe men energie gaat opwekken. Echter zit hier een houdbaarheidsdatum aan, en die komt al snel in zicht. Men begint zich bewust te worden van de druk op het milieu, en uiteindelijk zijn de fossiele brandstoffen een keertje op. Dan heb opeens veel minder om te kiezen.

En dan kun je wel aankomen met goedkope biobrandstoffen, maar zodra de energiebehoefte van onze apparaten gaat concurreren met de magen van hele bevolkingsgroepen is dat ook niet lang houdbaar.

Misschien dat fusie niet DE oplossing is voor het energievraagstuk maar het zal er uiteindelijk zeker deel van uitmaken.

[Homer J.Simpson]

Ik ben het wel eens met QuestionMark: Als het om concurreren met magen gaat is het simpelweg in de tuin zetten van een paar zonnepanelen (zeker op de plekken waar te weinig geld is voor bizar dure fusie centrales) volgens mij een veel eenvoudigere en beter te onderhouden oplossing. Als ik zie hoe verschrikkelijk bureaucratisch het ITER project verloopt en hoe hopeloos veel vertraging dit oplevert vraag ik me tevens af of we in Europa überhaupt nog wel in staat zijn om te concurreren met de rest van de wereld. Ik verwacht dat tegen de tijd dat ITER opgeleverd wordt, er een half dozijn goedkopere alternatieven zijn die beter bruikbaar zijn en verder uitgewerkt waardoor ITER weggegooid geld zal blijken te zijn.

[OCU-Macs]

De bureaucratie rondom ITER is allemaal politiek. Heeft dus geen enkele relatie tot de haalbaarheid van fusie an-sich.

Wat dat betreft kun je het vergelijken met de missies naar de maan. In de jaren 60 en 70 was dit zowel technisch als politiek gezien mogelijk. In de afgelopen jaren zouden we dit technologisch gezien meer dan ooit kunnen, maar politiek gezien werd er geen prioriteit meer aan gegeven.

Ergo: Reizen naar de maan is al ruim 40 jaar niet meer mogelijk. Dus als Kennedy in zijn befaamde toespraak in 1962 nooit gezegd zou hebben:

"We choose to go to the moon. We choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard, because that goal will serve to organize and measure the best of our energies and skills, because that challenge is one that we are willing to accept, one we are unwilling to postpone, and one which we intend to win, and the others, too."

...zouden we met droge ogen kunnen hebben beweren dat reizen naar de maan nooit mogelijk zou zijn. Net zoals sommigen nu beweren dat kernfusie nooit haalbaar zou zijn.

Ik denk dat het bereiken van een werkende fusiereactor in zijn volledigheid een groter en moeilijker project zal zijn dan een tripje naar de maan. Voor zulke projecten is (los van veel geld) toewijding nodig, de wil om het doel te bereiken. Niet alleen vanuit wetenschappelijk oogpunt, maar vooral ook politiek gezien.

Daarbij geloof ik niet dat het plaatsen van zonnepanelen en het bouwen van windmolens het energievraagstuk gaat oplossen. zelfs niet voor thuis: Ik ga volgend jaar 16 panelen plaatsen op mijn woning (schuin dak op de zuidzijde) waardoor ik waarschijnlijk helemaal kan voorzien in mijn elektriciteitsbehoefte. Echter heb ik dan nog steeds een huis dat in de koude maanden verwarmd moet worden, behoefde aan warm water, twee auto's die moeten rijden (steeds minder want ik werk veel thuis) en er moet nog gekookt kunnen worden.

Hoeveel panelen moet ik dan plaatsen? 32? 48? Dan moet ik naar een groter huis! Auto's vervangen voor elektrische, zonneboiler plaatsen voor warm water. Gaskookplaat vervangen voor inductie. En hoe sla ik mijn overtollige energie op voor de momenten dat mijn panelen geen energie leveren? Ja, ik heb de Tesla Powerwall gezien...Technisch allemaal mogelijk, maar financieel (veel) minder haalbaar.

En dan heb ik het nog niet over de industrie. Hoe gaan we die in godsnaam van energie voorzien als we geen aanspraak meer kunnen maken op fossiele brandstoffen?

Je hebt dus een grootschalige methode nodig om energie op te wekken die niet afhankelijk is van de beschikbaarheid van zonlicht en wind. Fusie is daar één van.

[onetime]

Ik heb een jaren 90 huis van panelen helpen voorzien. Van 6 naar 12 naar 20 panelen. Bij 12 al een nul op de electrameter. Nu ook op de gasmeter.
Er komen er nog meer voor meer comfort, en wie weet? electrische auto?

http://www.urgenda.nl/doc...gieneutrale-huizen-lr.pdf
En het kan met doe-het-zelven véél goedkoper.

[Reactie gewijzigd door onetime op 22 juli 2024 22:21]

[Superstoned]

Er zijn zonnepanelen ontwikkeld die je in ramen verwerkt. Er zijn experimenten gaande met windmolens in balon vorm op kilometers hoogte. Ik ben aan de ene kant voor onderzoek naar kernfusie maar ik zou het waarderen als een comissie van experts van verschillende kampen (pv/wind/nuclear/fusion/oil/coal) eens zouden bekijken of investeren in sommige technieken wel zinvol is.

En met fracking moeten we direct ophouden.

[CEx]

Over bureaucratie en energie gesproken: in heel veel gemeentes in Nederland krijg je geen vergunning voor een warmtepomp.

[Birdymaniac]

idd je hoeft de energie alleen maar efficiënt zien af te tappen

[Shark.Bait]

n.
Ik heb een beter idee: gebruik gewoon de fusiecentrale aan de hemel en richt er een zonnepaneel op !

In Nederland hebben we ook wel last van bewolking, dus dat werkt niet altijd. En jij mag dan wel weten dat het nooit gaat werken, maar blijkbaar gelooft de rest van de wetenschappelijke wereld dat wel, en ik loop die grote groep achterna tenzij jij ons kan aantonen waarom het nooit gaat werken, daar ben ik wel nieuwsgierig naar.

[brinkdinges]

Lees zijn bron eens door, daarin wordt goed en duidelijk uitgelegd waarom fusie nooit rendabel gaat worden. Het inzicht is voor mij ook nieuw. Kort gezegd: een kernreactor (met splitsing) is complexer dan een gasturbine, die weer complexer is dan een windmolen. Een fusiereactor is complexer dan alle andere opties, en zal dus altijd duurder blijven. Verbeter je een deel van de fusiereactor, dan is de kans groot dat je ook onderdelen voor minder complexe reactoren verbeterd hebt. Zo blijft fusie nooit de meest betaalbare optie, en daarom zal het nooit grootschalig toegepast worden.

[ArmEagle]

Echter is fusie vele malen schoner dan splitsing, laat staan fossiele brandstoffen. Vervuiling wordt helaas nog steeds te weinig meegerekend in de prijs/kosten.

(Edit voor typo)

[Reactie gewijzigd door ArmEagle op 22 juli 2024 22:21]

[styno]

Inzichtvolle reactie! Elektriciteit uit fossiele brandstoffen is te goedkoop omdat externe kosten niet meegenomen worden. Die kosten worden op andere manieren op de maatschappij afgewenteld dan via de energierekening. Zie o.a. het ExternE project.

[BadRespawn]

In Nederland hebben we ook wel last van bewolking, dus dat werkt niet altijd.

Als je er van uit gaat dat energie niet kan worden opgeslagen.

[divvid]

iets dat tot nog toe helaas realiteit is op grote schaal

[hawky007]

[Reactie gewijzigd door hawky007 op 22 juli 2024 22:21]

[Jeldert]

Apart om te lezen dat de magneten worden gekoeld tot het absolute nulpunt, om de plasma in bedwang te houden van 100 miljoen graden Celsius.

[aadje93]

De magneten worden zo ver gekoeld om supergeleiding mogelijk te maken, elk metaal heeft weerstand (waarvan koper de minste van de algemenere metalen vandaar dat het overal als electriciteitsdraad gebruikt word)

De magneten zouden zonder deze supergeleiding in een negatieve spiraal komen;

Veel stroom -> weerstand -> warm worden -> meer weerstand -> nog warmer worden en ga zo door. Door de supergeleiding (geen weerstand) zal een stroom die eenmaal "erop" gezet is, eindeloos erop blijven rond gaan, nu is 0 ohm weerstand niet mogelijk maar de weerstand is zo ontzettend laag dat men met een zeer kleine "continu" stroom het magnetisch veld in stand kan houden.

Het plasma is daarintegen zo ontzettend heet dat het alle bekende materie direct in gas of ook plasma zal omzetten. Een plasma is gewoon een ionenwolk welke dus "geleid", hierdoor kan het zeer goed door een magnetisch veld in bedwang gehouden worden. (Vergelijkbaar met de deeltjes versnellers van CERN)

[Cilph]

Supergeleiders hebben wel degelijk exact nul weerstand, niet een heel kleine.

[Permutor]

Hehe, maar betekent dat ook dat ze (de supergeleiders) geen energie verliezen?
Immers, het magneetveld dat opgewekt wordt, dient op het plasma in bedwang te houden. Dat kan alleen door energie te leveren aan het plasma. Dat kost dus energie. Die energie wordt hoe geleverd? Door de magneten, en dus de supergeleiders.
Of mis ik iets?

[Reactie gewijzigd door Permutor op 22 juli 2024 22:21]

[dehim]

Inductieve en capacitieve verliezen zijn ook verliezen, dus wanneer je elektromagneten maakt met supergeleiders heb je nog steeds verliezen, alleen haal je de verliezen in de vorm van warmte weg.

[j0bro]

Een mooi voorbeeld is ook een MRI-scanner. Deze bevat een torus met supergeleidende spoelen die, eenmaal opgestart, in principe geen voeding meer nodig hebben, mits de koeling in stand blijft. Een draaiende MRI-scanner kan zonder externe voeding in de praktijk wekenlang actief blijven.

[Butsnik]

Het klopt inderdaad dat supergeleiders geen energie verliezen zolang ze onder hun kritische temperatuur zitten, vandaar dat als iemand ooit zo'n ding weet te maken die supergeleid op kamertemperatuur dat een gigantische doorbraak zou zijn.

Waarom het magneetveld het plasma dan in bedwang kan houden zonder energie te verliezen is een redelijk technisch verhaal, maar waar het op neerkomt is dat een magneetveld altijd loodrecht werkt op b.v. een elektron of een ion en deze dus alleen van richting kan veranderen, maar nooit versnellen. Hierdoor vind er dus ook geen energie overdracht of arbeid plaats. ( a magnetic field does not work)

[Reactie gewijzigd door Butsnik op 22 juli 2024 22:21]

[Verwijderd]

het magneetveld dat opgewekt wordt, dient op het plasma in bedwang te houden. Dat kan alleen door energie te leveren aan het plasma. Dat kost dus energie...
...Of mis ik iets?

Helaas kun je geen energie halen uit een stabiel magneetveld. (Wel uit een wisselend magneetveld, zoals in heel veel toepassingen gebruikt wordt.)

Vergelijk het met de grond: deze levert een kracht om jou er niet door heen te laten zakken, toch kun je daar (die kracht omhoog) geen energie aan onttrekken of mee opwekken.

(Als het wel mogelijk zou zijn om uit een stabiel magneetveld energie te oogsten zou iedereen wel wat meer sterke magneten op allerlei plekken hebben liggen.)

[Verwijderd]

elk metaal heeft weerstand (waarvan koper de minste van de algemenere metalen vandaar dat het overal als electriciteitsdraad gebruikt word)

De soortelijke weerstand van zilver is toch echt nóg lager. Aan zilver hebben we echter een andere financiële waarde toegekend en er zijn wat andere technische voordelen aan koper, waardoor koper meer gebruikt wordt voor transport van electriciteit.

[aadje93]

ik heb het over de "algemene" metalen, daaronder versta ik ijzer, koper, nickel en misschien tin/lood. Koper heeft dan de laagste soortelijke weerstand. Zilver is gewoon veel schaarser

[Verwijderd]

De soortelijke weerstand van zilver is toch echt nóg lager. Aan zilver hebben we echter een andere financiële waarde toegekend en er zijn wat andere technische voordelen aan koper, waardoor koper meer gebruikt wordt voor transport van electriciteit.

Umm ik denk ook dat feit feit dat we eenvoudig niet genoeg zilver hebben om zelfs maar een dorp van zilveren stroomdraadjes te voorzien een factor is, denk je niet?

[Verwijderd]

Ja en die van Platina is nog lager maar er werd gesproken over algemene metalen.
Edelmetalen worden alleen toegepast op zeer kleine schaal.

[Verwijderd]

Dat is niet het geval, sterker nog: vergeleken met koper is platina een fors slechtere geleider.
Goud komt wel aardig in de buurt van koper en zilver.
Voor de volledigheid hieronder de soortelijke weerstanden in Ohm per meter:

- Platina: 10,6·10-8
- Goud: 2,2·10-8
- Koper: 1,68·10-8
- Zilver: 1,59·10-8

(overgenomen van https://nl.wikipedia.org/wiki/Soortelijke_weerstand)

PS Zilver is geen edelmetaal.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 22:21]

[Cilph]

Een van de warmere temperaturen in het universum, op een meter afstand van het koudste. Best wel prachtig.

[Qaatloz]

Waar ik dan best wel benieuwd naar ben hoe ze dan de warmte die via thermische straling komt weer afvoeren. Ik kan me namelijk voorstellen dat je van een plasma best een stevige bak met energie d.m.v. black-body radiation krijgt die weer afgevoerd moet worden door het vloeibaar helium systeem.

[Cilph]

en dan ergens nog een klein onderdeeltje wat water in stoom omzet om het helemaal af te maken.

[Qaatloz]

Mijn probleem was meer dat als er niets tussen het plasma en de electromagneten zit je of een ontzettend beefy koelsysteem moet hebben om de energie af te voeren. Dit is denk ik niet haalbaar als je 1 MW door een vloeibaar helium koelsystem heen moet trekken. Boven 4K (-268C) verliezen de eletromagneten hun supergelijdende kwaliteiten (waarna je heel snel de boel gaat smelten door de energie die vrij komt door de weerstand in de spoel).
Wat ik nu echter afleid uit fotos van wikipedia zitten er tussen de spoelen en het plasma nog watergekoelde koperen platen en een grafietlaag om op die manier de energie te 'harvesten'. Die schermen dus de electromagneten ook af voor de thermische straling.

[sympa]

En vergeen niet: de energie opgewekt door de fusie komt er als neutronen uit. En die moeten door de supergeleidendemagneten heen en dan in een tank met water dat water aan de kook brengen met een vermogen van honderden megawatts. Maar de magneten die er tussenin ziiten mogen beslist niet meer dan een graag of zo opgewarmd worden.

Nee, dit gaat hem niet worden. Echt niet. Beter om te zoeken naar een manier om goedkopere zonnepanelen te maken.

[Cranzai]

Leuk artikel over een interessant en ergens ook wel spannend onderwerp. Alleen is er een ding dat ik me haast niet kan voorstellen. Levert kernfusie nou werkelijk de energie van een kernsplitsing zonder "afval" helium is tenslotte bruikbaar. Ook zou het misschien mogelijk zijn om nog een stapje verder te gaan en die helium te fuseren tot koolstof. Maar aangezien ik een leek ben kan ik het fout hebben.

[Reactie gewijzigd door Cranzai op 22 juli 2024 22:21]

[Shark.Bait]

Kernfusie levert het meeste energie op als je waterstofkernen laat fuseren tot helium. Helium met helium fuseren tot koolstof levert minder energie op en kan alleen als de druk en temperatuur hoger zijn (wat in een fusiereactor betekent dat de temperatuur hoger moet zijn-als ik de fusie reactor goed begrijp) koolstof fuseren tot ijzer vergt nog meer druk en een nog hogere temperatuur, en levert geen enkele energie op, dat slurpt alleen maar energie; in een ster die ijzer maakt stort de kern op een gegeven moment in (ligt aan de grootte van de ster maar kan na enkele dagen al gebeuren schijnt) en dat leidt tot een supernova.

De straling die vrijkomt bij de fusie zijn neutronen en die ontsnappen aan het veld en boren zich in de buitenwand, waardoor deze langzaam radioactief wordt.

[styno]

Kernfusie zoals in ITER gebeurt met twee isotopen van waterstof: Tritium en Deuterium. Deuterium is ruim voorradig in zeewater maar tritium bestaat niet in natuurlijke vorm op aarde en wordt gewonnen uit sommige types kernreactoren. Ik heb prijzen gezien van circa $200 miljoen voor een kilo. Tritium kun je niet opsparen want het heeft een halfwaarde tijd van ~7 jaar: erg kostbaar, slecht schaalbaar en ongewenst. De opvolger van ITER, DEMO, moet daarom zelfvoorzienend worden door Tritium te gaan breeden in een deken van Lithium dat om de plasma kamer geplaatst wordt.

De reactie vereist dat vrijwel elke neutron, die bij fusie tussen twee D-T atomen vrij komt, een nieuw Tritium atoom vormt. De constructie van de reactor (wanden, magneten e.d.) mogen dus eigenlijk geen neutronen onderscheppen en bovendien moet het Tritium gas verliesvrij teruggevoerd worden in de reactor omdat anders de breeding factor al heel snel kleiner dan 1 wordt. Dit maakt de constructie van de reactor een stuk lastiger en ik vraag me af of een breeding factor >= 1 in de praktijk uberhaupt haalbaar is.

Een breeding factor fors groter dan 1 is gewenst om zo nieuwe reactoren van brandstof te voorzien. Lukt dat niet dan vormt dit een serieuze belemmering voor commerciele uitrol, want voor de opstart van de DEMO reactor is 5 tot 10 kg nodig (bij huidige prijzen: $1 miljard ) en commerciele reactoren (die groter zullen zijn) hebben nog meer nodig om op te starten. De wereldwijde voorraad Tritium is circa 20 kg.

Edit:
Zie net dat ze het breeding probleem willen oplossen door de Lithium-6 deken aan te vullen met wat Lithium-7 dat als neutronen multiplicator gebruikt wordt. Daarmee zou het verlies van neutronen gecompenseerd kunnen worden.

Edit:
Onderzoek lijkt uit te wijzen dat de tritium voorziening voor de DEMO reactor wel eens lastig kan worden.

[Reactie gewijzigd door styno op 22 juli 2024 22:21]

[DitisKees]

Kort gezegd, ja. Alleen kost het momenteel meer energie om hem draaiend te houden dan dat er opgewekt wordt. Verder kan de reactor zelf radioactief worden, maar dat is relatief kortlevende radioactiviteit (<10.000 jaar).
Dit is tenminste wat ik onthouden heb van een lezing die ik erover gehoord heb. Kan zijn dat de situatie inmiddels weer anders is.

[Reactie gewijzigd door DitisKees op 22 juli 2024 22:21]

[Verwijderd]

Volgens mij worden de tokamak en de sterrelator niet radioactief. In Frankrijk staat de Iter, en die is al vaak aan het werk geweest, maar men staat gewoon in de iter dingen aan te passen en te vervangen. Of te Selfieen

http://blogs.ufv.ca/scien...8/IMG_20140731_124851.jpg

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 22:21]

[arjankoole]

hate to burst your bubble, maar ze zijn nog maar net begonnen met constructie van ITER.

https://www.iter.org/proj/inafewlines

er is nog niet eens een planning voor wanneer ze denken 'first plasma' te hebben. Dat maakt het selfie-maken in de tokamak componenten heel wat eenvoudiger.

Als ik de theorie goed heb gelezen, zal een fusie reactor ook radioactief worden. Net zo radioactief of zelfs meer radioactief dan met een fissie reactor. Het fijne echter is, dat de halfwaarde veel en veel lager zal zijn. De reactor componenten van een fissie reactor blijven duizenden jaren radioactief, van een gradatie die erg schadelijk is. Voor fusie reactors wordt verwacht dat het de eerste 50 jaar zwaar radioactief is, en vervolgens 100 jaar licht radioactief.

Men verwacht dat het afval na 500 jaar ( nog steeds lang, maar een schijntje vergeleken met fissie reactoren ) net zo radioactief is als as van het verbranden van steenkool. ( geen issue dus ). De materiaal keuze maakt daarbij veel uit, en fusie staat daar meer toe dan fissie. Ze denken dat ze een reactor kunnen bouwen met vanadium, en dan zouden de reactor componenten niet meer radioactief worden dan staal.

wikipedia heeft er een mooi artikel over. (de engelse).

[Verwijderd]

Je hebt gelijk, Iter heeft nog nooit gedraaid.

Was in de war met de asdex.

http://www.ipp.mpg.de/16195/asdex

[Verwijderd]

De reactor componenten van een fissie reactor blijven duizenden jaren radioactief, van een gradatie die erg schadelijk is. Voor fusie reactors wordt verwacht dat het de eerste 50 jaar zwaar radioactief is, en vervolgens 100 jaar licht radioactief.

Dit klopt niet. Een langere halveringstijd betekent minder radiatie die vrijkomt. Als de halveringstijd kort is dan kun je er van uitgaan dat het extreem schadelijk is.

[S.Death]

Weet je zeker dat de ITER al heeft gedraaid? Dit staat in het artikel hierboven:

Een ander groot project rond kernfusie in Europa is ITER. Deze reactor is een wereldwijd samenwerkingsproject en maakt gebruik van een tokamak. Oorspronkelijk zou deze in 2016 hebben moeten draaien. Dit wordt al jaren uitgesteld. Momenteel lijkt het project steeds meer onder bureaucratische druk te bezwijken. Nu wordt er gemikt op het eerste plasma in 2020 en de eerste experimenten in 2027.

[Reactie gewijzigd door S.Death op 22 juli 2024 22:21]

[Verwijderd]

Je hebt gelijk, Iter heeft nog nooit gedraaid.

Was in de war met de asdex.

http://www.ipp.mpg.de/16195/asdex

[letatcest]

Er zijn her en der interviews met wetenschappers van het project te vinden en eigenlijk zeggen ze allemaal dat het heel lastig is om het te begrijpen, vooral ook door de vorm. Het is niet voor niets dat alleen computers het kunnen berekenen. Van trial en error kan geen sprake zijn

@DitisKees klopt inderdaad, de wanden van het vat worden radioactief, maar dat is heel wat minder afval dan wat uit een kernreactor komt die gebruikmaakt van kernsplitsing... En inderdaad, vooralsnog gaat er alleen maar energie in. In principe is de hoop er ooit meer energie uit te krijgen dan erin gaat. Of dat ook in deze reactor zo zal zijn, zal de tijd leren afaik.

[Reactie gewijzigd door letatcest op 22 juli 2024 22:21]

[Atmosfeer]

Ik vind dat ook altijd wel een beetje 'eng' dat er zulke hoge kennis vereist is. Dat betekend dus ook dat die kennis makkelijk kan verdwijnen (stel je verliest een groep fusie wetenschappers in een vliegtuig crash bijvoorbeeld). We leven in een wereld waarin een normaal persoon nog onmogelijk kan snappen wat er gaande is in de techniek.

[FreezeXJ]

Snappen is nog wel te doen (voor een beetje natuurkundestudent), maar nadoen is inderdaad pittiger. Echter hou je dat overal, als nu opeens een bom valt op de longartsen-conferentie hebben we ook een groot probleem. Idem bij een internet-security-top.
Gelukkig houden de meeste wetenschappers een mooi labjournaal bij, en een dosis artikelen, om aan anderen uit te kunnen leggen wat ze gedaan en gevonden hebben. Kan iemand anders het alsnog oppakken als dat nodig is (want ook wetenschappers gaan wel eens dood)

[Homer J.Simpson]

Gelukkig documenteren we alles... toch? En CERN kennende zal het ook nog wel in de cloud opgeslagen worden en op 80 andere plaatsen. Ze zijn burocratisch genoeg om daar zwaar in te overdrijven...

[VictordeHolland]

Helium fuseren naar Carbon (Triple-alpha process) gebeurd in zware sterren die bijna aan het eind van hun leven zijn. Het levert bovendien veel minder energie (7.27 MeV) op dan proton-proton fusie (26.73 MeV). Alleen al daarom is het eigenlijk niet interessant.

Voorlopig is alleen Deuterium (Hydrogen +1 extra neutron) met Tritium (Hydrogen +2 extra neutronen) fusie "binnen handbereik". Fusie van D-D of D-He(3) is weer een stap moeilijker.

Ik snap de aantrekkingskracht van fusie-energie, onbeperkte 'schone' energie. Maar het is ècht niet zo makkelijk om A fusie te creeren en in stand te houden en B er netto energie mee op te wekken. Sterren hebben niet voor niets 80-100 jupiter massas ervoor nodig (ter vergelijking, de zon is ongeveer 1048 jupiter massas).

[.oisyn]

Sterren hebben niet voor niets 80-100 jupiter massas ervoor nodig

Alleen maar omdat sterren zwaartekracht gebruiken om de benodigde druk op te bouwen. Zwaartekracht is echter een enorm zwakke kracht vergeleken met andere krachten, vandaar dat het op veel kleinere schaal ook werkt met electromagnetische kracht zoals in dit soort kernfusiereactoren.

[Verwijderd]

" De magneten, waarvan sommige 3,5 meter hoog zijn, zitten in een vacuüm en worden met vloeibaar helium afgekoeld tot vlakbij het absolute nulpunt"

Ben ik de enige die dit niet begrijp...voor koeling met helium moet er toch contact zijn?
En als dat inderdaad zo is, dan is het beslist geen vacuüm meer!
Loopt de helium door de magneten zelf heen of zo?

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 22:21]

[Bilbo.Balings]

De koeling zou wel eens aan de binnenkant kunnen zitten van de magneet en het vacuüm aan de buitenkant.

[FreezeXJ]

Of andersom, aangezien de hitte van de binnenkant komt (dus daar wil je een vacuum, om warmtestroming tegen te gaan), en de buitenkant kun je beter bij, dus je plakt de magneten tegen de wand, en aan de andere kant stuur je er vloeibaar helium overheen, zodat de wand (en daarmee de magneet) koel blijft.

[wvd_vegt]

Normaal hangen de magneetspoelen in de helium. De helium zit in een soort thermoskan met vacuum ertussen om te zorgen dat het helium vloeibaar blijf. Zo simpel. Helium op die temperatuur (nog iets kouder dan waar het vloeibaar wordt) ook superfluiide, waardoor het koken abrupt stop omdat de viscositeit nul wordt. En dat geeft leuke effecten bij haarscheurtjes
Heb tijdens mijn studie met supergeleidende magneten gewerkt.

[Centauriprime]

Kom maar op met die dingen, ook de National Ignition Facility had laatst een soort van breakthrough.
Komen er wel uiteindelijk.

http://news.sciencemag.or...f-uh-not-really-%E2%80%A6

[styno]

Uit het artikel:

NIF's laser input of 1.8 MJ [,,]. The output of the reaction 14 kJ [..]. Numerically speaking, the gain is 0.0077. The experiment “is a good and necessary step, but there is a long way to go before you have energy for mankind,” Campbell says.

Komen er wel uiteindelijk.

Netto energie betekend dat de versterkingfactor tenminste 1 is, terwijl de nu behaalde versterkingfactor slechts 0.0077 is. Voor deze doorbraak was het kennelijk 0.0044.

"Uiteindelijk" is nog heel ver weg ben ik bang...

[Reactie gewijzigd door styno op 22 juli 2024 22:21]

[C00P]

Stel het werkt, wat zijn de voordelen? Minder dure stroom en weiniger kernafval?

[SacredRose]

volgens mij zijn dat toch 2 hele grote voordelen ?

mischien komt daar dan ook nog bij dat dit soort reactoren veiliger zijn en er dus niet zoiets als fukushima of tsjernobyl mogelijk is en dan kunnen ze daarmee mooi de grote massa blij maken want die hoeven er dan ook minder bang voor te zijn

[wvd_vegt]

Net als bij kernenergie zal dit soort reactoren ook wel alleen op 100% vermogen kunnen draaien. Dan zijn ze alleen goed voor het constante vermogen dat we nodig hebben en niet voor de fluctuaties daarboven gedurende de dag( het variabele deel).

[SacredRose]

oh dan laat ze maar helemaal zitten. kunnen we beter bij de brandstof blijven die we nu hebben en hopen dat die nooit op gaat.

[biebelebons]

Nu nog beheersing van t higgs field en we collapsen alles en nog wat op zichzelf in elkaar

[divvid]

Het grootste probleem van kernfusie is geld. Als je kijkt wat ITER heeft gekost (zo'n 15-20 mld) in de afgelopen 30 jaar dan is dat nog geen schijntje van wat er in Griekenland, de EU of elke willekeurige oorlog is gestopt.
Waar was fusie onderzoek en ontwikkeling geweest als ze per jaar 10-20 mld te verstoken gehad zouden hebben?

[g4wx3]

eigenlijk zouden ze beter een fusie reactor in de ruimte bouwen. daar is het reeds koud, gewichtloos maakt het misschien ook makkelijker.
Allicht is er wel niet genoeg energie vooradig