Wendelstein 7-X produceert eerste waterstofplasma

Woensdag 3 februari werd voor het eerst een waterstofplasma van 80 miljoen graden in de Wendelstein 7-X-stellarator gemaakt. Het plasma bleef minder dan een seconde keurig binnen het magneetveld van de reactor, waarna het weer verdween.

Bondskanselier Angela Merkel mocht in het Max Planck Instituut in het Duitse Greifswald op een knop drukken om het proces in gang te zetten. Door haar handeling werd waterstof in de Wendelstein 7-X gespoten om daarna een waterstofplasma te produceren dat een fractie van een seconde bleef bestaan.

Dit plasma werd gevormd door een heel kleine hoeveelheid waterstofgas met een puls microgolven van twee megawatt te verwarmen. Daarmee werd een extreem heet waterstofplasma met zeer lage dichtheid gevormd. Dit betekent dat de elektronen van de atoomkernen worden gesplitst. Dit proces en deze extreme temperaturen worden door middel van magneetvelden in de hand gehouden. Als iets met een temperatuur van 80 miljoen graden de wand zou raken, dan zou dat onherroepelijk leiden tot grote problemen.

Dit is de tweede fase van het onderzoek in Greifswald. De eerste fase startte op 10 december 2015 met test met helium. Een plasma van helium is veel minder heet, tot zo'n zes miljoen graden. Deze tests dienden onder andere om de binnenkant van de wanden van de plasmakamer schoon te branden. Met het helium-plasma werd al 300 keer een plasma gevormd, waarbij langzaam naar de zes miljoen graden werd toegewerkt.

De tweede testfase met het waterstofgas loopt tot midden maart, waarna de plasmakamer geopend wordt en er koolstof tegels ter bescherming van de wanden van de kamer geïnstalleerd worden. Hierna moet het mogelijk zijn om nog veel hogere temperaturen te halen en langer een plasma te vormen, tot wel tien seconden, legt Thomas Klinger op de site van het instituut uit. Over vier jaar moeten ontladingen tot 30 minuten kunnen duren die opgewarmd worden met 20 megawatt aan energie, waarbij het plasma een temperatuur van ongeveer 100 miljoen graden bereikt.

Als het dan eenmaal zover is, is er nog geen kernfusie. De kernfusie die de onderzoekers teweeg willen brengen vereist een mengsel van zwaar en superzwaar waterstof, namelijk deuterium en tritium. Met die reacties wordt de reactor ook radioactief, iets waar het experiment in Greifswald niet voor gebouwd is.

Beeld van eerste waterstofplasma in de Wendelstein 7-X

De reactor is wel gebouwd om te onderzoeken of het mogelijk is daadwerkelijk energie te produceren met een stellarator-reactor. Het onderzoek moet uitwijzen of een stellarator inderdaad beter is in het in evenwicht houden van het plasma dan een bekendere tokamak-reactor. Die laatste is een fusiereactor in 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 vermogen.

In een fusiereactor als een stellarator kan het plasma zijn natuurlijke vorm aannemen, waardoor het veel makkelijker moet zijn om het plasma op de juiste plaats te houden. De magnetische kooi, die het plasma moet bevatten, wordt gevormd door zeer sterke magneten. De magneten moeten ingewikkelde vormen aannemen in een stellarator; het is dan ook zeer moeilijk om de juiste vorm te berekenen. De Wendelstein 7-X bestaat uit zo'n 20 miljoen onderdelen die allemaal met de grootst mogelijke precisie in elkaar moeten passen.

Het doel van het onderzoek is om uiteindelijk een energiecentrale te ontwikkelen die met kernfusie energie opwekt, net zoals de zon en sterren doen. Een fusieproces start pas bij meer dan 100 miljoen graden, terwijl het plasma niet in contact mag komen met de wanden van het reactorvat. Die wanden zijn extreem koud omdat de magneten moeten worden afgekoeld tot vlakbij het absolute nulpunt van -273,15 graden Celsius.

In het Franse Cadarache wordt momenteel een tokamak-reactor gebouwd, ITER. Deze reactor zou al in 2016 gaan draaien, maar dat is uitgesteld tot ten minste 2020. De eerste experimenten vinden dan hopelijk in 2027 plaats.

Reacties (107)

[.ScorpionSquad]

Ik heb dit experiment vorige maand mogen bezoeken, zeker een mooie ervaring. Overigens is de precisie van het bouwen van de vorm niet zo van belang als het artikel doet lijken. Het ontwerp bevat 20 spoelen die binnen bepaalde grenzen te verschuiven en te verdraaien zijn, naast een andere serie vaste magneetspoelen. Hiermee kunnen ze dus het magneetveld binnen de reactor aanpassen. Dit experiment is met name ook gericht op het optimaliseren van het magneetveld binnen een stellarator.

Overigens is de huidige reactor niet eens af, ze werken nu als het ware met een kale machine. De koolstof beschermingsplaten op kritieke punten in de reactor zijn in de huidige versie nog van koper als ik me niet vergis. Ja, je kan dus daadwerkelijk de reactor in, mits deze als het ware in slaapstand is.

Leuke feitjes: voor de koeling wordt gebruikt gemaakt van een ton vloeibare helium, en de energievoorziening aan de reactor (gyrotrons met een output vermogen van 1MW per stuk) zijn afkomstig van het Nederlandse bedrijf Thales.

[twcm]

In hoeverre wordt op enig moment de schaarste van Helium het probleem?

Ik heb ergens gelezen dat Helium steeds beperkter beschikbaar is (het meeste zit in de USA in de grond?)

Of is die schaarste een voorspelling voor over x jaar?

[.oisyn]

De helium wordt natuurlijk niet verbruikt, net zoals water in een waterkoelingopstelling niet wordt verbruikt. Het wordt gebruikt om de opgebouwde warmte in de magneten af te voeren, en kan elders weer worden gekoeld om vervolgens terug te stromen naar de magneten.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 23 juli 2024 05:03]

[Anoniem: 147126]

De helium wordt natuurlijk niet verbruikt

Vaak wel hoor. Wij werken met helium bad cryostaten waar wel een teruglevering op zit (bij de universiteit wordt het Helium gas dan weer vloeibaar gemaat) maar deze teruglevering is zeker niet 100% efficient. Er gaat dus altijd een deel (behoorlijk groot deel volgens mij zelfs) van het helium verloren.

[.oisyn]

Je snapt hopelijk wel dat het kunnen onderdompelen in een bad een ietwat andere usecase is dan het gebruik van een vloeibaar medium in een gesloten systeem voor de afvoer van warmte.

[Prop-er]

Supergeleidende spoelen hebben geen weerstand, en produceren geen warmte. De functie van het Helium is het koelen van de spoelen tot het punt waarop supergeleiding plaats vindt. Vanaf dat moment kost het in stand houden van het magnetisch veld vrijwel geen energie meer.

[N8w8]

Dat is waar.
Maar ik kan me voorstellen dat de warmteisolatie niet perfect is, en er nog een beetje bijgekoeld moet worden om ze zo koud te _houden_.
Vooral als er een paar cm verderop, plasma zit van 80 miljoen graden.

[Prop-er]

De spoelen zijn ingebouwd tussen het plasmavat en een omhulsel. De ruimte waarin de spoelen staan wordt vacuum getrokken, waardoor er geen warmteoverdracht naar buiten optreedt. Ook hier dus geen energieverlies.

[.oisyn]

waardoor er geen warmteoverdracht naar buiten optreedt

Geen convectie, maar wel middels straling.
.edit: oh wacht ik snap nu wat je bedoelt

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 23 juli 2024 05:03]

[.ScorpionSquad]

De isolatie is niet perfect, maar wel extreem goed. Zo goed dat men met enige voorzorgsmaatregelen dus de reactor binnen kan om onderhoud te verrichten, terwijl het cryostatische omhulsel nog altijd tot ver onder het vriespunt gekoeld is.

Het plasma zelf heeft gemiddeld toch wel een afstand van 1 meter tot de wand, en bevindt zich in een vacuüm wat 1000 keer zo leeg is als de ruimte in ons zonnestelsel. En dan nog wordt de reactorwand minstens 1 week op minstens 150 graden 'gebakken' om de waterdamp uit het systeem te krijgen. Om verontreinigingen zo veel mogelijk te verwijderen, na onderhoud bijvoorbeeld.

[leoBO]

zolang het netjes in een gesloten systeem blijft prima. Het probleem is dat He de ontsnappingssnelheid van de aarde kan bereiken, en dat we het dus kwijtraken.

[gertm]

Niet alleen de ontsnappingssnelheid is een probleem - al het helium dat in de atmosfeer komt is voor alle praktische doeleinden 'weg'.

[dmantione]

Dat heeft ooit eens iemand geroepen en is een beetje overtrokken. Helium is een bijprodukt van de olie- en gasindustrie. Zolang dat gewonnen wordt, kan er helium gewonnen worden.

[Anoniem: 55563]

Dat is zeker niet overtrokken. Er waren enorme heliumvoorraden in de wereld en die slinken zienderogen. Aangezien we het alleen uit aardgas kunnen halen maken veel onderzoekers zich ernstig zorgen over de blijvende beschikbaarheid. Als gas is het zo vluchtig dat het vanuit de atmosfeer zo naar de ruimte weglekt. Het aandeel helium in de atmosfeer is dan ook verwaarloosbaar en onontginbaar.

[Rudie_V]

Waterstof fuseert tot helium. al durf ik niet te zeggen of dit genoeg is voor de koeling mocht helium schaars worden.

[Grrrrrene]

In hoeverre wordt op enig moment de schaarste van Helium het probleem?

Niet helemaal mijn expertise, maar aangezien helium het product is van zo'n kernfusiereactie, lijkt me dat niet zo'n probleem

[Reactie gewijzigd door Grrrrrene op 23 juli 2024 05:03]

[proatjeboksem]

Een tankje met een halve kuub(±) helium voor ballonnen kost zo'n beetje 40,- (voor 50 ballonnen) dus dat zal nog wel een beetje meevallen.

Nou weet ik niet wat het kwaliteitsverschil is tussen balonnen-helium en dit soort helium, maar laat het eens twee keer zo duur zijn, bij wijze van argument. Dan nog valt het wel mee, denk ik.

[J2S]

Die helium is in gasvorm. Volgens Wikipedia 0.1786 g/L bij 0 Celsius.
Hiervoor hebben ze vloeibare helium nodig, 0.145 g/cm³ bij het smeltpunt.

Oftewel, hiervoor is zo'n 1000x meer helium nodig voor dezelfde inhoud.

[proatjeboksem]

Ach natuurlijk, wat stom van me. Ik zelfs nog eens het proces gezien van hoe ze het in een MRI gieten.

Het proces om het helium vloeibaar te krijgen zal ook wel een aardige duit kosten,
dus het is niet gewoon een kwestie van dezelfde prijs.

[M.l.]

Het proces om het helium vloeibaar te krijgen zal ook wel een aardige duit kosten,
dus het is niet gewoon een kwestie van dezelfde prijs.

Dat moet je natuurlijk niet bij de kosten rekenen voor het Helium op zich. Dat het gekoeld moet zijn kost wat maar dat is gewoon onderdeel van de kosten om het apparaat te laten draaien. Tenzij het gekoeld geleverd word uiteraard, maar dat zou denk ik alleen gedaan worden als het zo goedkoper is om te vervoeren en daarmee wat voordeel oplevert.

[gertm]

Op dit moment worden elke dag gigantische hoeveelheden olie en gas bovengehaald - waarbij helium een bijproduct is. Tegelijkertijd is het aantal fusiereactoren uiterst beperkt, en andere installaties met heliumkoeling zijn heel kleinschalig. Dus is er een overaanbod op de markt, en dus een lage prijs. De dag dat die balans in de andere richting doorslaat, heb je de laatste heliumballon gezien.

[proatjeboksem]

dat denk ik ook wel. of ze staan, herstel zweven voor 25,- per stuk te koop.

[NBK]

70 euro is, dacht ik, de prijs die een huidige ballon eigenlijk zou moeten hebben als word gekeken naar de 'werkelijk' waarde van de helium die erin zit.

[Anoniem: 432758]

Zo duur zijn ze wel hoor, in het ziekenhuis.

[EliteGhost]

Zou geen probleem moeten zijn aangezien de brandstof van zo'n reactor waterstof en tritium (een isotoop van waterstof, dus waterstof +1 neutron) is. Helium is het eindproduct.

[.oisyn]

Je bedoelt deuterium (wat is zoals je beschrijft ²H, oftewel waterstof met 1 neutron) en tritium (³H, waterstof met 2 neutronen).

De reactie is: D + T -> ₂⁴He + n⁰.

De energie komt vervolgens uit die neutron.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 23 juli 2024 05:03]

[EliteGhost]

Euh, ja

[ODF]

Het wordt schaars op aarde, maar er is nog een heleboel helium op de maan. Dat is ook één van de redenen dat verschillende landen graag de maan willen gaan kolinseren om de delfstoffen daar te gaan ontginnen.

Helium op de maan: https://nl.wikipedia.org/wiki/Helium-3#Voorkomen

Delfstoffen op de maan: http://www.kennislink.nl/publicaties/rijk-worden-op-de-maan

[Anoniem: 167912]

Thales is een frans bedrijf

[Nopheros]

Met een Nederlandse vestiging in Hengelo. Wat ooit is overgenomen door Thales.

[Anoniem: 167912]

Uiteraard hebben ze een Nederlandse vestiging, ze hebben er in 56 landen. Mogen al die landen dan zeggen dat Thales een bedrijf van bij hun is?

[Nopheros]

Ehm kun je aangeven waar ik dat zeg?

Volgens mij zeg ik alleen dat Thales een Nederlandse vestiging heeft, waar .ScorpionSquad waarschijnlijk op doelt?

[Diavire]

Dat is overduidelijk niet waar .ScorpionSquad op doelt.

[Stoney3K]

Dat is overduidelijk niet waar .ScorpionSquad op doelt.

Daar heb ik mijn twijfels over. De Nederlandse tak van Thales was ooit HollandSignaal, en de specialiteit van dat bedrijf was het bouwen van radarinstallaties. En laat dat nu precies de expertise zijn die nodig is voor het bouwen van 1MW gyratrons (grote versterker-buizen voor microgolfsignalen)

[.ScorpionSquad]

Dat dus. De gyratrons worden inderdaad gebouwd in Frankrijk, maar het ontwerp is weldegelijk grotendeels uit Nederland afkomstig. Althans, dat is wat ze bij Wendelstein vertelden.

Overigens heb ik ook de mogelijkheid om die vestiging in Hengelo te bezoeken, maar ben ik helaas dan het slachtoffer van een college met toets .

[born4trance]

Oh, hetzelfde bedrijf dat verantwoordelijk is voor een *goede werking* van onze OV in-/uitcheck poortjes. Dat beloofd wat

[pwghost]

ooh wow dat is super gaaf. Zou het mogelijk zijn om daar een rondleiding te krijgen ?

[.ScorpionSquad]

Ik vermoed van niet. Het is behoorlijk wat werk geweest om dit via-via geregeld te krijgen. De wetenschappers hebben ook lang niet altijd tijd voor rondleidingen natuurlijk.

Daarnaast mag ik bijvoorbeeld geen foto's van de reactor publiceren en zijn ze eigenlijk alleen voor eigen gebruik. Ik vermoed dus dat je op zijn minst een natuurkundige of ingenieur (danwel in opleiding) moet zijn wil je de mogelijkheid hebben.

[pwghost]

Ik heb net studie mechatronica natuurkunde + minor nanotechnology gedaan zou echt zoooo gaaf zijn om daar naartoe te gaan jammer dat het zo moeilijk is

[Arator]

"Als iets met een temperatuur van 80 miljoen graden de wand zou raken, dan zou dat onherroepelijk leiden tot grote problemen." Dat is ook een understatement.

Ik vraag me trouwens af, net als met andere (hernieuwbare) energiebronnen, wat de winst in energie is (hoeveel energie is er nodig om de centrale te bouwen/hoeveel energie moet er eerst in de reactie worden gestoken voordat er effectief energie wordt opgewekt?). Bij klassieke opwekking met verbranding is het duidelijk dat er een winst wordt gemaakt, anders zouden er geen privé-initiatieven zijn. Bij klassieke kernenergie is deze winst moeilijker aan te duiden. Er zal zeker winst te maken zijn in het opwekken, maar de energie die gestoken moet worden in het opslagen van het afval wordt doorgeschoven naar de maatschappij.

[Reactie gewijzigd door Arator op 23 juli 2024 05:03]

[atlaste]

Ik vraag me trouwens af, net als met andere (hernieuwbare) energiebronnen, wat de winst in energie is (hoeveel energie is er nodig om de centrale te bouwen/hoeveel energie moet er eerst in de reactie worden gestoken voordat er effectief energie wordt opgewekt?).

There you go: https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_energy_gain_factor

Dit is nu precies de kern van het probleem. Als je korte tijd het plasma in stand kan houden, kost het relatief veel energie; als je lange tijd het plasma in stand kan houden, kost het relatief weinig energie.

De tokomak's hebben het probleem dat het plasma eigenlijk niet in stand is te houden voor langere tijd. Om een lang verhaal kort te maken: dit komt doordat er elektriciteit door het plasma zelf vloeit.

Bij een stellerator wordt het in stand gehouden door magnetische velden en is daarom de verwachting dat ze veel langer de plasma's in stand kunnen houden. Of het leidt tot 'ignition' weet ik niet, maar als ik mijn geld ergens op moet zetten...

Kortom, deze technologie is #awesome , precies om deze reden.

Ik heb heel veel respect voor wat ze doen hier in Duitsland. Ik zie dit echt als het begin van kernfusie, zoals we dit zouden willen hebben. Liefst zou ik willen dat dit project enorm versneld kan worden op wat voor manier dan ook... en hopelijk kunnen we over een paar jaar dan een stellerator-centrale crowdfunden?

[Rudie_V]

Een tokamak gebruikt net zo goed magnetische velden hoor. Het verschil zit hem in de vorm van het magnetisch veld, waar het bij een tokamak een donutvorm heeft en in een stellarator een soort van rond gedraait lintachtig magnetisch veld.
Aangezien plaatjes meer zeggen dat mijn beschrijving , kijk even op de wiki naar hoe de magnetische velden lopen :
https://en.wikipedia.org/wiki/Tokamak
https://en.wikipedia.org/wiki/Wendelstein_7-X

[atlaste]

Jawel; het gaat om het spel icm. met elektriciteit. Wikipedia ( https://en.wikipedia.org/wiki/Stellarator ) legt het beter uit dan ik:

The basic idea of the stellarator is to use areas of differing magnetic fields to cancel out the net forces on a particle as it travels around the confinement area. [...]

In contrast, pinch devices and the tokamak rely solely on magnetic fields for confinement, but add additional confining forces to the mix by running an electric current through the plasma itself. These currents can produce powerful confining forces, but are themselves a source of instability in the plasma. As currents were ramped up during the 1980s it appeared that they might represent a serious problem to further improvements in confinement, and the all-magnetic stellarator designs saw renewed interest.

Dat dus.

[Rudie_V]

Ok, dan bedoel je het goed, maar ik vond je uitleg wat vreemd .

De tokomak's hebben het probleem dat het plasma eigenlijk niet in stand is te houden voor langere tijd. Om een lang verhaal kort te maken: dit komt doordat er elektriciteit door het plasma zelf vloeit.

Bij een stellerator wordt het in stand gehouden door magnetische velden en is daarom de verwachting dat ze veel langer de plasma's in stand kunnen houden.

Net of een tokamak geen magnetisch veld gebruikt.. tenminste zo vatte ik het op uit je uitleg. Daarom verduidelijkte ik het nog even.

In het artikel staat het verder ook:

Het onderzoek moet uitwijzen of een stellarator inderdaad beter is in het in evenwicht houden van het plasma dan een bekendere tokamak-reactor. Die laatste is een fusiereactor in 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.

In een fusiereactor als een stellarator kan het plasma zijn natuurlijke vorm aannemen, waardoor het veel makkelijker moet zijn om het plasma op de juiste plaats te houden.

Eigenlijk is de tokamak een soort van brute kracht om het plasma vast te houden waar de stellarator met het plasma meebeweegt.

[Yoshi|IA2]

@Arator, jouw reactie is begrijpelijk maar ook absolute onzin.

Als iets van 80 miljoen graden de wand zou raken (die - 273graden is btw), zou er niets meer gebeuren dan de magnetische wand die een beetje opwarmt, en waarschijnlijk beschadigd is. Als het al door de koolstof tegels geraakt.

De massa van het plasma (aantal atomen) is namelijk miljoenen keren kleiner dan de massa van de magneten.

Je kan de magneten afzetten terwijl het plasma 100 miljoen graden is (dan "valt" het plasma op de magneten), en je zal nog altijd geen break hebben in je reactor vat. Zelfs al is dit in plasma dat vollop aan't fuseren is.

Haal echter je regelstaven uit een fissie reactor, en je reactorvat zal onherroepellijk barsten.

[Reactie gewijzigd door Yoshi|IA2 op 23 juli 2024 05:03]

[Arator]

zoals ik uit het artikel kan opmaken, hangen er momenteel nog geen koolstoftegels tegen de wand.
Ik was enkel aan het denken dat het smeltpunt van de huidige wandbekleding wel een stukje lager ligt dan die 80 miljoen graden. Ik zou zelfs niet weten wat er fysisch gebeurd wanneer een plasmawolk tegen een wand, die tot bijna aan het absoluut nulpunt gekoeld is, knalt.

Ik ben dan ook niet geschoold in die dingen Boeiend vind ik het zeker.

[Prop-er]

Het artikel is (ook) op dit punt onjuist. De wand van het binnenste plasmavat wordt aan de binnenzijde watergekoeld om de uitgestraalde hitte van het plasma af te voeren. De temperatuur van dit systeem kan oplopen tot 700°C.

Daarbij komt dat plasma nabij de plasmawand een temperatuur van "slechts" 100.000°C heeft.

De gekoelde supergeleidende magneten bevinden zich volledig afgeschermd en onder vacuum tussen de binnenwand en buitenwand in.

[kidde]

Misschien leuk om hier een kleine aanvulling op te geven voor de geinteresseerden;
• ITER kernfusie-onderzoeksfaciliteit kost rond de €13 miljard,
• Olkiluoto 3 kernsplijting-productieeenheid kost rond de €8,5 miljard.
• Darlington kernsplijting-centrale kostte €13,8 miljard.

De genoemde kernsplijtingscentrales zijn worst-kaas drama's waarbij alles foutging / gaat, maar om toch maar aan te geven dat de kosten van een fusie-centrale niet per se magnitudes groter zijn dan die van splijtings-centrales.

[moozzuzz]

Arator had het over de enigszins lullige omschrijving in het artikel, iets waar ik over viel.

dan zou dat onherroepelijk leiden tot grote problemen.

[B00m3rang]

Dat klopt wat je zegt. Maar de plaatselijke uiteenzetting van de (nu nog) koperen platen door de temperatuur verschillen kan wel degelijk tot barsten en verzwakkingen leiden. Misschien wel zelfs exploderen. Als je een blok ijs overgiet met gesmolten aluminium ontploft het ijs ook. Simpelweg door de spanningen in het ijs. Nou zijn deze 2 situaties wel zeer verschillend maar er zijn zekere overeenkomsten die je in principe wel in de gaten zou moeten houden. Vooral als er met grotere hoeveelheden plasma gewerkt gaat worden kunnen deze factoren veel groter worden dat ze nu zijn.

[Reactie gewijzigd door B00m3rang op 23 juli 2024 05:03]

[Prop-er]

Als het plasma uit de centrale baan richting de wand beweegt, daalt de temperatuur van het plasma abrupt van 100 miljoen °C tot 100.000 °C. (een factor 1000!)

De sensationele opmerking in het artikel raakt dus kant nog wal.

[DaceR]

Weetje: een fissiereactor wordt uitgebaat met alle regelstaven uit de reactor. Ze kunnen dus enkel vallen en de kernreactie stoppen.
Maar een fusiereactor is een geweldig toekomstperspectief.

[Blaat]

Wat daarbij gezegd moet worden is dat de gevolgen daarvan niets zijn vergeleken met een ramp met een splijtreactor.

Er zal een explosie zijn, maar die zal relatief klein zijn want er is maar zoveel materie dat kan verdampen Door de hitte. Bovendien verliest de reactor daardoor gelijk alle energie en gaat hij als een nachtkaars uit. Er zal ook geen sprake zijn van fallout.

[YopY]

Daartegenover staat dat het - tenminste zoals het nu gebouwd wordt - een heel erg duur grapje is als zo'n ding een keer faalt. Ik heb het idee dat kernreactors toch iets minder precies hoeven te zijn. Ze zijn wel duur, dat is ook een van de tegenargumenten voor kernreactors.

Maar, economische schade > fallout. En als ze het truukje een keer door hebben en bijvoorbeeld geen of minder supergekoelde magneten nodig hebben zal het een stuk goedkoper en eenvoudiger worden.

[Rannasha]

Daartegenover staat dat het - tenminste zoals het nu gebouwd wordt - een heel erg duur grapje is als zo'n ding een keer faalt.

De kosten die nu genoemd worden zijn voor onderzoeksapparaten. Zodra de technologie eenmaal geschikt is voor daadwerkelijke energieproductie, zullen de kosten behoorlijk gaan dalen. Het zal nooit een goedkoop apparaat worden, maar het catastrofaal falen van een enkele reactor in een tijd dat kernfusie een breed beschikbare technologie is, zal wel meevallen.

[NBK]

"Als iets met een temperatuur van 80 miljoen graden de wand zou raken, dan zou dat onherroepelijk leiden tot grote problemen."

Ik verwacht dat de warmtecapaciteit van het plasma vrij laag is. Het gaat om minieme hoeveelheden waterstof gas. Als dat de wand raakt is het waarschijnlijk al koud voor er echt grote schade ontstaat. Ik verwacht ieder geval geen door de wand brandende steekvlammen...
De 2MW microgolf generator staat maar heel kort aan en het plasma bestaat maar een fractie van een seconde.
Op vol vermogen met 20MW en een plasma wat 30 seconde blijft bestaan of bij een echte kernfusie reactie word het denk wel een iets ander verhaal.

[Stoney3K]

"Als iets met een temperatuur van 80 miljoen graden de wand zou raken, dan zou dat onherroepelijk leiden tot grote problemen." Dat is ook een understatement.

Natuurlijk lekker gechargeerd geformuleerd. Een elektrostatisch vonkje is ook "mijoenen graden" maar dat zegt nog niks over de hoeveelheid energie die er in zit. Je hebt het in zo'n reactor ook maar over enkele grammen aan stof die die temperatuur heeft, en hooguit microgrammen die de wand zouden raken.

OK, ik geef toe: You may scratch the paint. Great.

[Juantinto]

Wow. Ten opzichte van ITER en de Tokamak zijn dit mooie waarnemingen en een minstens gelijkwaardige progressie.

[Rannasha]

Een gelijkwaardige progressie zou ik het niet noemen. Een waterstof plasma rondjes laten draaien door een tokamak reactor is namelijk al vaak gedaan.

De Joint European Torus (JET), een tokamak reactor in Engeland slaagde er in 1997 al in om meerdere seconden lang een fusieplasma in stand te houden (5 seconden, 5 MW). In datzelfde jaar werd gedurende ongeveer 1 seconde een fusieplasma in stand gehouden waar 24 MW in ging en 16 MW uit kwam. Dat waren dus al volledig functionerende fusieplasma's. Nog niet energie-efficient, maar dat is een kwestie van schaal (als het gaat om kernfusie is groter altijd beter), iets dat de veel grotere ITER moet gaan oplossen.

De W7-X is nog lang niet in dat stadium. Maar dat is niet gek, want stellarators zijn veel recenter dan tokamaks. De ingewikkelde vorm die een stellarator nodig heeft, was voor het computer-tijdperk lastig om door te rekenen. Desalniettemin is het een zeer mooie prestatie van het W7-X team.

[Iblies]

Tokamaks en stellarators komen eigenlijk uit dezelfde periode.

De complexiteit was echter te groot en ondersteuning voor de berekeningen mbv supercomputers ontbraken en/of waren veel te zwak. De theorie an-sich klopte en het moet werkbaar zijn,
maar zoals altijd moet er wel geld beschikbaar zijn en uitvoerbaar zijn.

Ik geloof zelf niet dat de stellarator een net zo lange ontwikkeltijd nodig heeft als de tokomak, integendeel, het zal maar een fractie zijn juist omdat het door de vorm makkelijker te controleren zou zijn.


En er zijn meer theorieën die in het verleden niet hebben gered, maar die weer van stal worden gehaald.
Eentje die ook meer aandacht en subsidies krijgt is;
https://en.wikipedia.org/wiki/Polywell
De tokomak heeft aangetoond dat je meer energie kunt uithalen dan dat je er in stopt, al moet diegene die een surplus geeft nog gebouwd worden. Maar het gros van de wetenschappers is het wel over eens dat het een zeer delicate installatie wordt die niet voor iedereen is weggelegd en dat er naar alternatieven moet worden gekeken.

[Rudie_V]

Vergeet de KSTAR in zuid-korea ook niet .

https://en.wikipedia.org/wiki/KSTAR

2011 - Maintained High-temperature plasma for 5.2 seconds, Temperature: ~50×10^6 K, successfully fully deterred ELM, first ever in the World.
2012 - Maintained High-temperature plasma for 17 seconds, Temperature: 50×10^6 K
2013 - Maintained High-temperature plasma for 20 seconds, Temperature: 50×10^6 K
2014 - Maintained High-temperature plasma for 48 seconds, and successfully fully deterred ELM (Edge-Localized Mode) for 5 seconds.

[Juantinto]

Prima. Het is een progressie. De manier waarop deze machine werkt is ingewikkeld(er). En omdat dit experiment in deze vorm lukt..is dus voorruitgang, vind ik.

[zonoskar]

Zou dit misschien een klusje zijn voor Elon Musk? Dan duurt het geen 20 jaar voordat er voortgang geboekt wordt

[eymey]

Het meeste wat Musk doet is weliswaar innovatief maar vooral ook bedoeld als "disruptief" tov. de huidige markt en economie. Maar alles wat hij doet, doet hij in principe gewoon met behulp van bestaande technologieën.

Het onderzoek waar we hier naar kijken valt heel erg in de categorie "fundamenteel onderzoek". Waarbij is niet het doel om meteen dingen praktisch bruikbaar te maken, maar meer om te onderzoeken of bepaalde wetenschappelijke theorieën en aannames kloppen.

[Peetke]

Niet helemaal, ook bij Tesla gebruiken ze inmiddels echt nieuwere technieken. Bijv. de batterijtechnologie in de 90kWh batterijen is al op een chemisch procedé dat wel echt nieuw/uniek is:
“It is, actually, as a result of improved cell chemistry,” Musk said of the 90D’s boost in range and acceleration.

“We’re shifting the cell chemistry for the upgraded pack to partially use silicon in the anode,” he explained. “This is just sort of a baby step in the direction of using silicon in the anode. We’re still primarily using synthetic graphite, but over time we’ll be using increasing amounts of silicon in the anode.”

En bij SpaceX zijn er natuurlijk een heleboel 'firsts' binnen de industrie. Ook voor de Hyperloop zullen nog veel technologische vernieuwingen moeten komen voordat er echt 100% werkende techniek is. SolarCity heeft bij New York dit jaar zijn eerste SolarFactory operationeel waar panelen met 21% efficient uit komen rollen (nu is 16% normaal). Allemaal wel degelijk op basis van wetenschappelijk onderzoek. Bij bijna al deze genoemde zaken werken ze ook samen met universiteiten.

[YopY]

Ik denk eerder dat Tesla en co eerder degenen zijn die de onderzoeksresultaten die o.a. tweakers.net regelmatig publiceren als nieuwsbericht in de praktijk proberen toe te passen - dus in dit geval zou Tesla en co een partij zijn die een echte fusiereactor gaat bouwen en/of een bedrijf gaat oprichten die fusiereactors bouwt en/of exploiteert.

[Stoney3K]

Ik denk eerder dat Tesla en co eerder degenen zijn die de onderzoeksresultaten die o.a. tweakers.net regelmatig publiceren als nieuwsbericht in de praktijk proberen toe te passen - dus in dit geval zou Tesla en co een partij zijn die een echte fusiereactor gaat bouwen en/of een bedrijf gaat oprichten die fusiereactors bouwt en/of exploiteert.

Niet in de laatste plaats omdat Musk er zeker belang bij heeft dat elektrische energie goedkoop beschikbaar wordt: Dan wordt het rijden met een Tesla een stuk goedkoper dan het rijden van een benzineslurper, en dan verkoopt hij dus meer Tesla's.

[eymey]

OK, ik zal ook niet vol willen houden dat ze helemáál niets innovatiefs doen.

Maar het is zeker nog niet van het kaliber "fundamenteel onderzoek". Het borduurt wel voort op technologieën die al wat verder zijn dan dat stadium, ook als je naar SpaceX kijkt.

Overigens maakt die kanttekening hetgeen Musk allemaal doet niet minder indrukwekkend hoor

[matty___]

Dit is nog onderzoek en het is al een gigantische prestatie om het überhaupt voor elkaar te krijgen.

[Vizzie]

Soms mis ik de +1 grappig (daarom maar gewoon +1)

Daarnaast zou het best eens waar kunnen zijn dat als een commerciële partij zich hierop zou storten ze sneller resultaat zouden kunnen boeken, kijk maar hoe snel spaceX gaat met het ontwikkelen van raketten waarvan een deel weer kan landen.

Dat gezegd hebbende vind ik dit ook al een razend knappe prestatie ook al heeft het lang geduurd. Dit is de toekomst.

Je zou denken dat er veel meer geld en energie in dit soort dingen gestoken zou worden zodat we de kostbare aardolie kunnen gebruiken voor herbruikbare kunststoffen en we sowieso de wereld niet verder hoeven te vernachelen om steenkool en olie op te graven.

[Xm0ur3r]

Je kreeg -1, dat vond ik dan weer onterecht dus heb je op 0 gezet.

Maar waar baseer jij op dat hij geen 20 jaar voor dat soort dingen nodig heeft?

[zonoskar]

Elon is toch een beetje de Tesla van deze tijd vind ik. Als je ziet wat hij en zijn team voor elkaar krijgt in korte tijd. De opmerking was ook wel een beetje lollig bedoeld, maar het onderzoek naar kernfusie loopt nu al 40? jaar. Bv die Stellarator is in de jaren 50 ontworpen. Nu doet dat ding het pas een beetje en dan nog is de opstelling eigenlijk niet bedoeld om stroom mee op te wekken. Het Wendelstein 7 project is in 1994 begonnen. Dat zijn allemaal trajecten die erg lang duren.

Misschien moet Elon zich storten op Thorium reactoren. Dan hebben we ook een semi-oplossing voor het radioactief afval.

[Xm0ur3r]

Dat zou zeker geen slecht idee zijn denk ik inderdaad.
Ik hoor eigenlijk veels te weinig nieuws over Thorium Reactoren.
Niet dat ik mij er veel in verdiept hebt maar het is een echt mooie techniek.

Echter moet hij ook weer niet te hard van stapel lopen, SpaceX, Tesla, Hyperloop en anderen projecten. Ik bewonder de man maar ik zou al blij zijn als hij ruimtevaart en vervoer dichterbij onze visie van de toekomst kan brengen.

Niet dat hij vastloopt omdat hij te veel hooi op zijn vork neemt
Maar he als hij het kan, waarom niet!

[boss-20]

Natuurlijk prachtig om te lezen dat deze prestatie is volbracht. Maar voor de energie opwekking heb ik helaas niets meer over de Molten Salt Reactor gehoord. Ik lees hier graag meer over, er zijn vast Tweakers die hier meer over weten. Want ik vraag mij af of een kernfusie reactor wel efficiënt genoeg is om te gebruiken voor energie opwekking, om nog maar te zwijgen over de veiligheid en stabiliteit.

[Redmen800]

Kernfusie is, als het werkend gekregen wordt, veiliger en duurzamer dan kernsplijting. Deuterium en tritium zijn vrij goed verkrijgbaar (bijvoorbeel door scheiden uit water). De radioactiviteit wordt alleen gevormd in de vorm van neutronen, de neutronenstraling zal vrijwel meteen stoppen na het uitzetten van de reactor. De reactorwand die constant gebombardeerd wordt door die neutronen zal op een gegven moment radioactief worden en moeten worden vervangen. Deze blijft maar 50-100 jaar radioactief, er is dus veel minden afval en het afval is minder lang schadelijk dan kernsplijting. [bron]

[Cowamundo]

Bedankt. Vroeg me al af wat er aan radioactief afval geproduceerd wordt bij dit proces.

[boss-20]

Thanks voor deze informatieve update. Het is dus waarschijnlijk alleen de reactorwand die als afval moet worden opgeslagen, is natuurlijk wel de vraag hoe snel dit gaat gebeuren.

[Rudie_V]

Je kan altijd googlen op molten salt reactor .

Maar ik heb het idee dat men hier in het westen zich richt op kernfusie en splijtingcentrales laat voor wat het is, ondanks dat er wel europees onderzoek is. In india en china is men nog wel bezig om thorium te gebruiken in molten salt reactors en daar is men ook bezig met testcentrales.

[MadButcher]

Dit klinkt gevaarlijk voor een leek.

[PhatFish]

Zodra de leek het woord "kern" hoort is het inderdaad gevaarlijk voor de leek, maar dat is eigenlijk veelal ongegronde angst, gebaseerd op onwetendheid. Kernsplijting klinkt ook gevaarlijk voor een leek. En de angst die het zaait is een best belangrijke factor in het remmen van vooruitgang. Voor kernfusie is de angst ongegrond en zelfs voor kernsplijting blijkt dat de drie incidenten in het verleden allemaal los van elkaar staan en niet door de "techniek" ontstonden.

De leek moet er wel eens een keer aan geloven dat het niet gevaarlijk (in de zin dat de risico's heel goed beheersbaar zijn) is en dat onze techniek vooruit moet. Met alleen wind en zonnepanelen komen we er niet.

[Synthiman]

Allereerst: "De leek", deze uitdrukking stoort mij. Het schept het idee dat er een tweedeling bestaat: "de kenner" versus "de leek". De "kenner" leeft in de illusie dat hij/zij het beter weet. Het probleem is dat de "kenner" vaak slachtoffer wordt van een fenomeen dat bekend staat als "arrogantie" dat kan leiden tot zelfoverschatting.

Even voorop stellen: Ik ben vóór vooruitgang. Echter: niet tegen elke prijs!
Kernfusie gevaarlijk voor de mens? Nee. Doen dus.

Dan kom je met deze stelling:

Voor kernfusie is de angst ongegrond en zelfs voor kernsplijting blijkt dat de drie incidenten in het verleden allemaal los van elkaar staan en niet door de "techniek" ontstonden.

Hier sla je de plank helaas volledig mis.
Om te beginnen: radioactief afval. Dit moet opgeslagen worden. De veiligheid van de opslag is niet te garanderen.
De veiligheid van de reactoren: Ook dit is niet te garanderen. Ooit werd beweerd: kans op een ongeluk: 1 op 1.000.000 jaar. Nog niet zo lang geleden sprak men van 1 op 10.000 jaar.
Kijk nu eens naar de praktijk. Ik kan me nog herinneren dat men hier in Europa toch wel even behoorlijk ongerust was toen een wolk met radioactief materiaal onze kant op kwam in april 1986: https://nl.wikipedia.org/wiki/Kernramp_van_Tsjernobyl (Overigens is het gevaar van Tsjernobyl nog niet geweken!)

Je trekt de conclusie dat kernsplitsing eigenlijk alleen maar gevaarlijk is door menselijke fouten. De techniek is veilig volgens jou.... Naast het feit dat je even het kernafvalprobleem over het hoofd ziet, vergeet je ook dat mensen de techniek bedienen en dus een onderdeel van het geheel zijn. Het maakt niet uit of de fout in de hardware zit of door een menselijke falen ontstaat. Het punt is: Hoe groot is het gevaar als het mis gaat? DAT is waar het om draait!
Als het bij kernsplijting fout gaat, kan het ook meteen ernstig fout gaan.
We zijn inmiddels al een paar keer flink met onze neus op de feiten gedrukt. Het wordt tijd dat men eens beseft: Kernenergie dmv kernsplijting is te gevaarlijk. Kappen ermee.

[Reactie gewijzigd door Synthiman op 23 juli 2024 05:03]

[Nox]

Je weet dat Tjernobyl opzettelijk was? Ze hebben daar bewust de grens opgezocht van wat veilig was... En ze zijn er overheen gegaan. Als je de boel niet bewust omzeilt moet er echt veel fout gaan. Japan is dan een mooi voorbeeld van een menselijke fout om een kerncentrale aan zee te maken waarvan men weet dat tsunami's voorkomen.

Als je de menselijke fouten weghaalt zijn er volgens mij weinig ongelukken over?

[dbonline]

Voordeel van kernfusie is de afwezigheid van een kettingreactie. Als de toevoer van energiepulsen stopt, stopt de fusiereactie ook en koelt het bestaande plasma onmiddellijk af. Er zal dan hoogstens wat schade aan de reactor zelf zijn als het heet materiaal met de magneetwanden in contact zou komen.

[Rudie_V]

De fusiereactie stop je door het stoppen met de aanvoer van waterstof. De puls microgolven is alleen nodig om het waterstof te verwarmen naar de benodigde temperaturen zodat de fusie gestart kan worden. Daarna is het de kunst om de fusie op gang te houden met de aanvoer van nieuw waterstof waarbij de fusiereactie genoeg warmte produceert om zichzelf in stand te houden om met de aanvoer van nieuwe waterstof nieuwe fusiereacties aan te gaan. Als je continue energie toe moet voegen met microgolven om de temperatuur om pijl te houden zou je nooit energie op kunnen wekken, de benodigde warmte moet uit de fusie komen plus natuurlijk een restwarmte die gebruikt wordt voor de energieopwekking(stoomturbines)
Ook leveren de magneten die het plasma rond laten gaan een deel van de benodigde energie voor de fusie.

[greyhair]

Zo complex en zoveel mitsen en maren, je zou denken dat ondanks alle innovatie en know-how dit een doodlopende weg moet zijn: hoe kun je in hemelsnaam grote hoeveelheden energie opwekken als het kleinste foutje in het ontwerp of constructie de boel doet instorten!?

[DigitalExorcist]

Simpelweg geen fouten maken :-)

Net zoals met de bouw van vliegtuigen, wolkenkrabbers, huizen, en bureaustoelen.

[Bergie]

Tja, dat hadden ze ook kunnen zeggen toen ze mensen naar de maan wilden sturen. Maar ook dat is uiteindelijk gelukt. Zolang het in theorie mogelijk is zullen we er toch altijd naar streven om het ook in de praktijk te realiseren denk ik.

[paltenburg]

serieus?

[wph]

In een ander artikel las ik dat dit hele experiment 1.3 miljard euro heeft gekost. Dat lijkt een hele hoop geld, maar ik vind het eigenlijk ongelofelijk dat er maar zo weinig geld aan besteed wordt. Kijk eens naar wat er aan kosten wordt gemaakt in Nederland om windmolens te bouwen, dat zijn bedragen die veel en veel hoger liggen. Voor molens die 20-30 jaar mee gaan en waar qua techniek nauwelijks nog vooruitgang mogelijk is.

Er zou veel meer geld besteed moeten worden aan dat soort onderzoek, kernfusie is wel degelijk de energiebron voor de toekomst, ondanks dat het al zo lang in ontwikkeling is. Met meer budget zou er naar mijn idee veel sneller vooruitgang geboekt kunnen worden.

[Anoniem: 167912]

volgens wikipedia is het net iets meer dan 1 miljard. Dat is trouwens slechts 1 veertiende van de ITER reactor in Frankrijk.
Dit zijn uiteraard verwaarloosbare bedragen als we bekijken wat de mogelijke opbrengsten zijn. Een bedrijf als Shell wordt momenteel gewaardeerd op 130 miljard dollar. Exxon Mobil zelfs 320 miljard.

[proatjeboksem]

Waar ik nog wel benieuwd naar ben: Als we over 100 jaar onze energie van dit soort dingen komt.
Hoe start je zo'n apparaat? 20MW en 100 miljoen graden is niet iets wat je met een trekkoordje aan de loop krijgt, of ff aanduwt, met de buurman.

Komen er mega-centrales die een heel continent van energie voorzien of hebben we straks een atoombommetje en twee ampullen waterstof in de meterkast liggen, voor het geval de tokamak op zolder is uitgevallen?

[EliteGhost]

Een atoombom wordt het niet. Kernfusie kan zichzelf niet in stand houden zonder de omstandigheden die ze proberen te creeeren. Het kan wel een flinke puinhoop worden.
Ook zullen het geen reactoren worden die een heel continent van stroom voorzien. Dat is te gevoelig voor falen. Als de reactor stop gezet dient te worden komt er een groot tekort aan stroom. 'Duurzame' alternatieven kunnen dat gat niet zomaar dichten. Er zullen meerdere reactoren moeten komen die elkaar ondersteunen. Net zoals we nu meerdere centrales in een land hebben die elkaar tijdelijk kunnen vervangen en zoals we stroom uit Duitsland en Noorwegen krijgen of verkopen.

[CH4OS]

Ik ben niet helemaal thuis hier in, maar wat kunnen we uiteindelijk met deze waterstofplasma? Ik begrijp dat de temperatuur nogal hoog is, dus er zit ook veel energie in. Maar wat kunnen of gaan we ermee doen?

[Anoniem: 116604]

Fuseren. En dan niet met waterstof (als in '1 proton') maar met deuterium ('1 proton en 1 neutron') en tritium ('1 proton en 2 neutronen'). Bij die temperaturen klappen de (positief geladen) atomen met dermate hoge snelheid tegen elkaar dat hun gewone electrostatische afstoting volgens Coulomb wordt overwonnen, en de sterk aantrekkende kernkracht de overhand krijgt. (Is niet hetzelfde als de sterke kernkracht, overigens, maar is er wel een uitvloeisel van.) De twee kernen smelten op die afschuwelijk kleine schaal inéén tot een nieuwe, zwaardere kern: fusie. Als je kijkt naar de massa van de uitgangsstoffen waterstof, deuterium en tritium enerzijds; en de producten helium-3 en helium-4 anderzijds, zul je zien dat er massa is 'verdwenen'. Volgens Einsteins E = m*c^2 betekent dat dus dat er (veel!) energie is vrijgekomen. En met energie kunnen we van alles. Bijvoorbeeld het licht aandoen, of de computer aan het werk zetten.

Een andere manier om het te beschrijven is te stellen dat de zogenaamde bindingsenergie per nucleon is toegenomen. Bindingsenergie is, helaas enigszins verwarrend, gedefiniëerd als de energie die je nodig hebt om de nucleonen van een atoom uit elkaar te trekken. Omdat die bindingsenergie voor helium hoger is dan voor waterstof, moet er energie het systeem uit zijn gegaan: daarvan maken wij dankbaar gebruik.

Aan het andere einde van het atoomspectrum speelt het omgekeerde: daar neemt de bindingsenergie per nucleon juist toe als we atoomkernen kleiner maken oftewel splijten: dat is hoe een gewone kernreactor zijn energie produceert. Het maximum van de bindingsenergiecurve ligt bij ijzer: en omdat dit maximum bestaat, blazen zware sterren zich aan het eind van hun leven aan gort in een supernova, en kunnen er bizarre dingen als neutronensterren en zwarte gaten ontstaan.