Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 47 reacties

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology hebben een methode ontwikkeld om plasma in de reactiekamer van een kernfusiereactor te manipuleren. Het proces wordt echter nog niet helemaal begrepen.

De Alcator C-Mod reactor, de fusiereactor van het Massachusetts Institute of Technology, werd in 1993 geactiveerd. De reactor wordt gebruikt voor onderzoek en is momenteel nog de grootste fusiereactor ter wereld. De vooruitgang die de MIT-medewerkers met de Alcator-reactor boeken, zou een bijdrage kunnen leveren aan het eventuele succes van de Iter-reactor, waar nu nog aan gebouwd wordt en die in 2018 in bedrijf moet worden genomen. In een fusiereactor wordt plasma gemaakt, dat in de reactorkamer stabiel moet worden gehouden. Het extreem hete plasma mag daarbij de reactorwanden niet raken: het zou niet alleen schade toebrengen, maar bovendien veel van zijn warmte kwijtraken. Bovendien is het wenselijk om turbulentie in het plasma tegen te gaan: dat voorkomt het afkoelen van het plasma en daarmee het afnemen van de efficiŽntie van de fusiereactie.

Naast de nu gebruikelijke magnetische velden om het plasma in toom te houden, experimenteren de wetenschappers van de MIT-reactor met radiogolven om het plasma te manipuleren. Magnetische velden zouden niet voldoende zijn om plasma van grote reactors op te sluiten en te beïnvloeden, en dat is wel nodig: zo moet de Iter-centrale tien keer zo groot als de MIT-reactor worden. De manier waarop het plasma op de radiogolven reageert, wordt door de onderzoekers echter nog niet volledig begrepen.

Mocht de reactie onverhoopt uit de hand lopen, dan heeft een tweede groep onderzoekers een manier gevonden om de zaak weer onder controle te krijgen. Als de magnetische velden die het plasma opsluiten verstoord worden, zou volgens deze wetenschappers onder hoge druk argon- of neongas in de reactiekamer geïnjecteerd moeten worden. De energie van het plasma zou dan in lichtenergie worden omgezet, zodat schade aan de reactorkamer kan worden voorkomen.

MIT controlekamer fusiereactor
Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (47)

De reactor wordt gebruikt voor onderzoek en is momenteel nog de grootste fusiereactor ter wereld.
Volgens mij is de grootste reactor nog steed de JET in Engeland. In het originele artikel staat ook dat het de grootste reactor is die van een universiteit is.

Verder is het een beetje vaag. Er wordt niet echt genoemd wat er nou gebeurd. Alleen dat ze iets doen met radiogolven...
Omdat je het anders niet zou begrijpen, het niveau van MIT is niet niks. Misschien een enkele universitaire natuurkundige zou het snappen, aangezien dat niet de grootste doelgroep op tweakers is (Lees: minder dan 0,01%). Zul je berichten in 'leek-taal' te zien krijgen op de frontpage, maar niemand houd je tegen om een leuk topic te openen in W&L om het eens uit te diepen. (Maar ik ben bang dat ze je zelf daar niet wijzer kunnen maken, het is gewoon een heel specialistisch gebeuren dat kernfusie)
Het wordt wel bazaal gemeld in de bron, alleen wordt het niet vermeld in het fp artikel.
Hoe het vermeld wordt dekt de lading wel zo goed dat een leek heel globaal kan begrijpen wat het doet.

Quote van de bron:
Physicist Yijun Lin and principal research scientist John Rice have led experiments that demonstrate a very efficient method for using radio-frequency waves to push the plasma around inside the vessel, not only keeping it from losing heat to the walls but also preventing internal turbulence that can reduce the efficiency of fusion reactions.
Dat is eigenlijk precies wat er in het artikel ook staat. Waar het dus op neer komt is dit:

Het plasma moet niet tegen de wand komen, want daarmee verliest het veel warmte en beschadigt de reactor. Daarnaast moet het plasma zo min mogelijk turbulent worden, anders gaat het ten koste van de efficiŽntie. Je zult het gas dus van afstand moeten kunnen sturen, om het stil en op zijn plaats te kunnen houden. Voorheen werd dat met alleen magnetische velden gedaan, maar deze mensen hebben ontdekt dat radiogolven ook een sturende invloed hebben. De precieze manier waarop het plasma reageert op radiogolven, begrijpen ze nog niet helemaal.

Ik ben die 0,01% waar over gesproken werd, ik kan me er wel iets bij voorstellen. Hopelijk jullie nu ook ;)
Volgens mij is de grootste reactor nog steed de JET in Engeland.
Ach, het is van beide PR praat. Waarschijnlijk heeft JET de grootste plasma-inhoud, terwijl de Alcator de grootste omvang, inclusief de spoelen die voor de magnetische velden zorgen, etc. ofzo.
Iets wat nog niet af is, kan niet claimen de grootste te zijn. Daarom is JET de grootste totdat ITER klaar is :)
De Alcator is, net als de JET, al jaren af :?
De manier waarop het plasma op de radiogolven reageert, wordt door de onderzoekers echter nog niet volledig begrepen.
Wat mij interessant lijkt om te weten, iets wat niet in het stuk vermeld wordt, is wat de waargenomen effecten van de radiogolven op het plasma zijn.

Bijvoorbeeld of het een soort 'richtende' werking heeft, zoals in polywell design de electronen stroom het positief geladen plasma accelereert in de richting van de core (de well)http://en.wikipedia.org/wiki/Polywell

[Reactie gewijzigd door Gkirmathal op 4 december 2008 18:14]

Wat ze waarschijnlijk proberen te doen is gericht exciteren van het plasma. Op die manier kan je de electronendistributie (en dus ionisatiegraad) op selecte locaties beheersen, waardoor je eigenlijk kan dicteren waar de fusie optreedt. Een van de problemen ermee is waarschijnlijk het bepalen welke radiogolf waar precies en vooral wanneer nodig is.

In andere woorden: je bepaalt bijvoorbeeld dat de heetste ionen in het midden moeten blijven, en dus dat fusie alleen ver van de wand optreedt.

Wat ik wel raar vind is het hoge-druk gas injecteren, dat zou een lokale 'lightsaber' maken, maar ook het vacuum in de hele kamer opheffen, waardoor de reactie eigenlijk een beetje uitdooft. Bij energieproductie betekent dat dat de hele stad zonder stroom valt, voor een half uur of zo.
Idd aan zoiets zat ik ook te denken, en zou best plauzible kunnen zijn.
Btw, ik kan mij vaag herinneren is iets gelezen/gezien te hebben over crompressie dmv radiogolven, dit was jaartje of wat terug. Kan alleen geen source ervan vinden.

Zoals ik het lees, gebruiken ze deze argon/neon gas injectie als een nootstop mechanisme. Neutraliseerd, waarschijnlijk, gelijk het plasma zodat deze niet de binnenkant van de reactor kamer beschadigd, of nog erger er doorheen 'brand'
Ik zou het bijna een soort een soort nood-moderator noemen, zoals men met 'grafiet' in een fission reactor het splijtings process modereert.
Over de compressie met radiogolven (=elektromagnetische straling) waar je het over had. Ik heb daar toevallig gisteren wat over gelezen op http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_pressure
Ik neem aan dat je dat bedoelt...
Als het hete plasma je reactor vernielt ben je veel verder van huis dan een half uur, dus het is wel acceptabel.
Wat ik wel raar vind is het hoge-druk gas injecteren, dat zou een lokale 'lightsaber' maken, maar ook het vacuum in de hele kamer opheffen, waardoor de reactie eigenlijk een beetje uitdooft. Bij energieproductie betekent dat dat de hele stad zonder stroom valt, voor een half uur of zo.
Beter een half uur zonder stroom dan maanden offline zijn omdat er een gat in je kamer gebrand is.
Maar gelukkig hebben we meerdere centrales die in een grid zijn samengevoegd. Maakt niet zoveel uit als er een centraletje of 2 uitvallen, dan schept de rest wat extra kolen naar binnen.

Zo jammer dat de wind niet even wat harder kan blazen op zo'n moment.
Het grootste deel van onze stroom voorziening (het minimum niveau over de hele dag) wordt voorzien door kernenergie. De pieken over de dag worden opgevangen met 'gewone' elektriciteits centrales. Dit omdat je kernfusie niet even stop zet als er minder vraag is.
Het plasma bevindt zich in een vacuum en wordt onder controle gehouden met magnetische velden, geluidsgolven kunnen zichzelf niet voortbewegen in een vacuum dus het effect daarvan lijkt me vrij minimaal.
Volgens mij bestaat plasma toch nog steeds uit massa, dus er is helemaal geen spraken van een vaccuum :)
"Het plasma bevindt zich in een vacuum"
Dat betekent dus dat zonder het plasma er een vacuum zou zijn.
En ja, een perfect vacuum zal dat nog steeds niet zijn, maar die zijn dan ook onmogelijk te maken.
Maar geluidsgolven zijn drukverschillen in een massa dat kan vast zijn vloeibaar gas of plasma. Tussen het plasma en de reactor wand is vacuum maar het plasma is verre van vacuum dus daar kunnen die drukgolven voor kunnen komen.
Het punt is meer dat er dus tussen de wand en het plasma een vacuŁm is, waardoor het dus niet mogelijk is van buiten het plasma (want niets mag het plasma aanraken) geluids(/druk)golven op het plasma af te sturen.
Typefoutje van mij, bedoelde natuurlijk radiogolven. Fixed. :)
En de energie van het licht verdwijnt door het raampje? Die zal ook ergens heen moeten, als die iets raakt zal het immers ook in energie worden omgezet.

[Reactie gewijzigd door kunnen op 4 december 2008 17:44]

die energie word dan verdeeld over de hele reactor wand, en niet op een klein stukje waar het plasma de wand zou rakengeraakt.
en je kan zelf bepalen hoeveel en hoe snel je de energie 'wegblood' ipv het nogal op goed geluk laten lekker van plasma.
het is dus een veel gecontroleerder process.

[Reactie gewijzigd door Countess op 4 december 2008 17:52]

Best een leuk idee dat ze toch steed maar weer een stapje dichter bij een werkbare fusie reactor komen. Het enige probleem blijft og steeds dat je er zo veel energie in mot stoppen om zo weinig op te wekken dat het eigenlijk niet echt de moeite waard is.

Het zal mij niet verbazen als je ook met andere golf lengtes invloed kan uit oefenen op het plasma, uit eindelijk is het plasma niets meer dan super hete deeltjes (sort van een bak extreem heet water zeg maar) en als je die kan beinvloeden door een radio golf er tegen aan te smijten, dan moet dat ook met andere golf lengtes kunnen.
Geen idee of het nut zou hebben en wat het effect is dat men probeert te berijken maar ik denk dat er nog heel veel meer manieren gevonden gaan worden om het plasma te beinvloeden en dat het mischien heel slim zou zijn om de reactor kamer eerst maar eens af te schermen van zo veel mogenlijk verschillende golf lengtes... wie weet helpt dat al een heleboel.
Jaaa, ongeveer een soort van bak extreem heet water. Op het feit dat plasma geÔoniseerd gas is na dan. Het is dan ook vrij logisch dat radiogolven invloed hebben op het plasma. Radiogolven vallen onder het type elektromagnetische straling, straling die dus uit zowel een magnetische als elektrische component bestaat. Dat een elektrische component invloed heeft op geladen deeltjes is natuurlijk wel te begrijpen. Andere golflengtes binnen het elektromagnetische spectrum zullen hoogstwaarschijnlijk ook invloed hebben, deze golflengtes vallen overigens onder radiogolven. Wanneer je in je reactie dus andere golflengtes (vreemde woordkeuze) dan radiogolven bedoelt, ben ik er vrij zeker van dat het weinig invloed gaat hebben.
Nee hoor, met radiogolven wordt een specifiek gebied uit het golflengtespectrum bedoeld, namelijk van ongeveer duizend kilometer tot een milimeter (bron). Wat Rob Coops dus zegt is dat je misschien ook met fotonen met een golflengte die buiten dat gebied valt invloed kan hebben, iets wat volgens jouw redenering vrij voor de hand ligt. De vraag is echter of die ook een significante invloed hebben. Dat lijkt me dan niet, aangezien het artikel het heel specifiek over radiogolven spreekt en ik aanneem dat die onderzoekers het wel geprobeerd hebben.
De energie van het plasma zou dan in lichtenergie worden omgezet, zodat schade aan de reactorkamer kan worden voorkomen.
Dat lijkt me dan een enorm fel lampje worden? :P

Interesante ontwikkeling, maar was het niet zo dat die Iter-centrale in het begin ongeveer kiet zou spelen omdat het nog niet genoeg rendement gaf?

[Reactie gewijzigd door JapyDooge op 4 december 2008 19:33]

Iter is nog een test reactor ja, het doel is om quite te spelen. Ik geloof dat er al plannen zijn om in Japan de opvolger van Iter te gaan bouwen en die moest dan wel iets meer op gaan leveren dan erin moet :).

over je lampje, dat is oude techniek in een nieuw jasje. Gloeilamp v2.0
De opvolger zou ipv 1:~1 1 : ~10 moeten doen.

De ITER is idd een zeer modulaire machine de torus is vrijwel gelijk.
Maar er zijn allerlei ontworpen inpasdeel waar men apperatuur kan plaatsen.
Inderdaad, hij moet 1:10 gaan leveren en het liefst 500 MW gedurende 500 seconden. Dat zal wel stapsgewijs gaan, want ze beginnen met 10 MW in 2015 en dan moet ie het volhouden tot ca. 2020 (niet continu uiteraard ;) ).

Het apparaat zal overigens heel snel slijten door (onder andere) vrijkomende neutronen die de boel verstieren (materialen vervormen (20-30 dpa over een jaar), meer waterstof en helium komen vrij, radioactiviteit materialen neemt toe). Of het dus ooit economisch (commercieel) haalbaar wordt is ook maar de vraag. Daarnaast omdat vooralsnog Lithium wordt gebruikt als een soort deken tegen de reactorwand (en die van ITER is enorm) om Tritium (halfwaardetijd van 12 jaar) te vormen, dat al vrij prijzig (de Lithium dus) begint te worden.

Anyway, het is weer een stapje in de goede richting, maar er moeten er nog vele genomen worden.
als je de 2 goede brandstoffen pakt is de hoeveelheid vrijgekomen neutronen goed onder controle te houden.
met helium-3 en deuterium (zwaar waterstof) zou het zelf nagenoeg geen issue meer hoeven zijn.
deuterium hebben we hier op aarde genoeg.... en helium-3 is rijkelijk voorhanden op de maan.

met deze brandstoffen wordt de reactor wand er alleen licht radio actief van, na 50 jaar aan de kant gelegen te hebben is hij weer vrij genoeg van straling om opnieuw gebruikt te worden.

je verhaal over lithium snap ik niet helemaal. lithium kan (bijna) geen tritium vormen voor zo ver ik mijn natuurkunde snap. dueterium en tritium zijn juist de 2 brandstoffen die de huidige reactoren vaak gebruiken, omdat er na de reactie maar 1 neutron over is.

[Reactie gewijzigd door Countess op 5 december 2008 14:22]

En hoe wordt die tritium gemaakt dan?

Omdat Tritium niet van nature voorkomt moet het namelijk gemaakt worden. Het wordt gebruikt voor de reactie tussen deuterium en tritium, waarbij een alphadeeltje, een neutron en energie vrijkomen. Het neutron slaat in op het Lithiumdeken(6Li) en vormt Tritium en een alphadeeltje. Met deze kringloop kan dus continue Tritium worden gemaakt (daarvoor is wel een flink Lithiumdeken nodig om de kans te vergroten dat een neutron het Lithium splijt), dat verder alleen in een paar zwaarwaterreactoren (in Canada) wordt gewonnen (wereldvoorraad = ca. 27,3 kg).

De lithiummethode zal voor de komende decennia nog wel worden toegepast. Ik zie de mens in ieder geval niet zo snel Helium van de maan halen om het hier te verstoken.
Dat klopt, maar misschien dus dat het Iter met deze ontwikkeling al wel net een positief rendament kan halen. Ik neem tenminste aan dat mocht nu in ieder geval duidelijk zijn dat radiogolven helpen, deze ook direct ingezet worden in het Iter
ik weet niet of dat uberhaupt nog mogelijk is. Dat ITER Nog niet af is wil niet zeggen dat er nog niet over dit soort dingen nagedacht is. Het hele ontwerp is er al en het zou me dan ook niet verbazen als dit niet meer in het ontwerp opgenomen kan worden.
ITER is een onderzoeksreactor. je kan er vanuit gaan dat ze de reactor zo gaan maken dat er veel verschillende dingen mee uitgeprobeerd kunnen worden en dat er oor relatief makkelijk nieuwe dingen op en in geÔnstalleerd kunnen worden.
waar heb je anders een onderzoeksreactor voor?
precies - en aangezien ze het met de huidige reactor ook kunnen moet het met de ITER ook kunnen. En radiogolven zijn toch niets meer dan een electrisch-magnetisch veld ipv een magnetisch veld dus de aanpassing in de kern zal niet zo groot zijn, wel andere rand-apparatuur. Misschien heeft iemand wel eens de werking van een snel wisselend electro-magnetisch veld op aluminium gezien? Gebruiken ze om staal (magnetisch) van aluminium te scheiden: het stoot enorm af waardoor het aluminium echt wegschiet. Hier zal wel iets vergelijkbaars optreden.
Als ze in een reactor die al meer dan tien jaar in gebruik is, dit soort dingen kunnen testen, lijkt me ook wel dat ze dit soort dingen in een nieuwe onderzoeksreactor kunnen inbouwen, die pas over tien jaar in gebruik gaat.
De reactor zou 70 MW verstoken om op te warmen en daarna 500 MW opwekken. Maar dit is natuurlijk wat ze verwachten, het kan altijd tegenvallen. Dit zijn tenminste de cijfers die ITER verstrekt.
Je hebt het hier over vermogens. Dat is betrekkelijk nutteloze informatie als je het over rendementen wilt hebben. Bedoel je niet MJ, of een andere eenheid van energie?
het word dan in principe dus een hele grote en dure neon/argon lamp....?

maar serieus, een hele mooie ontwikkeling kern fussie zal toch onze toekomstige energie bron gaan worden al was het maar naast wind en zonne energie. en alles wat zorgt voor meer controler over het process (wat nu het grootste probleem is) kan alleen maar worden toegejuigt.

[Reactie gewijzigd door Countess op 4 december 2008 17:54]

het word dan in principe dus een hele grote en dure neon/argon lamp....?
Kunnen ze glasvezel trekken en deze keer werkelijk de huiskamer in!

Zonder gekkigheid: het is fijn om te zien dat er nog steeds aan de toekomst gedacht wordt. Niet zo heel gek, aangezien men zeker in de energiesector en het huidige "klimaat" daartoe gedwongen wordt.
Kernfusie is leuk, ten minste als ze dus het rendement omhoog weten te krijgen. Kiet spelen is natuurlijk niet genoeg.

Toch wel interessant, ze hebben een test reactor en daar krijgen ze het plasma nog niet onder controle en dan hebben ze nog minder dan 10 jaar en dan moeten ze het plasma van een reactor 10 keer zo groot onder controle houden. Ik hoop dat ze dat lukt.
kiet spelen is een hele grote stap naar redement maken. als ze kiet kunnen spelen kunnen ze de reactor voor lange tijd aan de gang houden. en als ze dat kunnen maakt dat het onderzoek naar wat er nodig is voor 24/7 in stand houden weer gemakkelijker (en goedkoper ;), itar starten gaat 70megawatt aan energie kosten! )

de voornaamste reden voor het lage redement van de huige reactoren is het steeds opnieuwe moeten opstarten van de reactie. als ze die aan de gang kunnen houden schiet het redement vanzelf enorm omhoog.

[Reactie gewijzigd door Countess op 5 december 2008 17:45]

Kernfusie is een prachtige energiebron; vrij van uitstoot en inherent veilig. Het nadeel is wel dat de afvalproducten, in tegenstelling tot wat velen denken, sterk radioactief zijn. De halfwaardetijd (50 jaar) is echter zo kort, dat de technologie tegenwoordig al toereikend is om ermee om te gaan. Daarnaast kan een fusiereactor gemaakt worden van materialen die een lage activatie hebben en dus niet snel radioactief worden als gevolg van een neutronenbombardement. Tezamen met zonnepanelen en windenergie, is kernfusie de toekomst.
dan moeten we eerst anti materie gaan produceren.... en om dat te doen zullen we de energy van kern fusie waarschijnlijk nodig hebben ;p

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True