Amerikaans kernfusieonderzoek vestigt record

In een Amerikaans onderzoekslaboratorium waar wordt gewerkt aan nucleaire fusie, is een nieuwe mijlpaal bereikt. De laser die op termijn een brandstofbolletje tot fusie moet brengen, leverde meer energie dan waarvoor hij ontworpen was.

Anders dan nucleaire reactors die nu in gebruik zijn, moet een fusiereactor geen atomen splitsen, maar juist laten fuseren. Het proces dat de Amerikanen van de National Ignition Facility of NIF beogen na te bootsen, is in essentie het proces dat in miljarden sterren voor energie zorgt. De fusie van twee waterstofatomen tot een enkel heliumatoom heeft als 'bijproduct' een enorme hoeveelheid energie, conform Einsteins bekende vergelijking E=mc². Als brandstof worden 'pellets' of bolletjes met een mengsel van deuterium en tritium, isotopen van waterstof, gebruikt.

Het in gang brengen van het fusieproces is echter bijzonder lastig. In sterren komen twee atomen door de enorme zwaartekracht dicht genoeg bij elkaar om tot fusie te komen, maar onder normale omstandigheden is iets anders nodig. In het NIF wordt een laser gebruikt om het oppervlak van een waterstofbolletje in zeer korte tijd tot een plasma te verhitten. Het exploderende plasma zou de overgebleven waterstof naar binnen drukken en zo voldoende samendrukken om fusie mogelijk te maken. De laser in het NIF bestaat eigenlijk uit 192 kleine ultravioletlasers, die op een enkel punt gefocust worden.

Het ontwerp van de NIF-laser voorzag in een energie van 1,8 megajoule. Eerder leverde de laser een energie van 1,6 megajoule. Inmiddels is de twee megajoule-grens doorbroken. Door de lichtimpuls van 2,03 megajoule van de 192 lasers te bundelen werd dat gereduceerd tot effectief 1,875 megajoule. Op termijn zou de laser vijftien maal per seconde een brandstofbolletje laten fuseren. Vooralsnog is echter pas aan tien procent van de voorwaarden daarvoor voldaan. Het zogeheten ignition point, waarbij meer energie gewonnen wordt dan erin wordt gestopt, zou echter nog dit jaar bereikt worden volgens de onderzoekers.

Reacties (162)

[Nox]

Dit is natuurlijk een aardige stap op naar grote fusiereactors. Doet Nederland hier nog ergens mee in dit onderzoek? Zou zonde zijn als het allemaal Amerikaans blijft, ik zie horrorscenario's over patenten al voor me.

[EvilWhiteDragon]

ITER is een groot europees project, met een kernfusiereactor op een schaal zoals deze nog niet eerder is gebouwd. Geloof wel dat deze een andere technologie gebruikt dan lasers.
https://en.wikipedia.org/wiki/Iter

Edit: Het ITER moet uiteindelijk een rendament hebben van 1000%. Het moet 500 MWatt gaan produceren met 50MWatt input. Tevens moet het als voorbeeld gaan dienen voor de eerste commerciele kernfusiereactors.

[Reactie gewijzigd door EvilWhiteDragon op 24 juli 2024 01:13]

[don_jorg]

De voorloper van ITER is al in gebruik: http://www.efda.org/jet/ en http://en.wikipedia.org/wiki/Joint_European_Torus . Deze heeft tot nu toe een rendement (let wel: éénmalig) van 0.7 behaald (25MW in, 16MW uit).

Ik ben in augustus vorig jaar daar op bezoek geweest en het is zeer intereressant om te zien. Indrukwekkend ook!

ITER is inderdaad nog een tussenvorm. De opvolger van ITER is DEMO http://en.wikipedia.org/wiki/DEMO die 2000MWatt moet gaan opleveren, continu. Voor zover ik weet, is het bij ITER (zeker in het begin) nog in bursts. Daarna komt nog PROTO (na 2050), waarin het eindelijk een commercieel interessante en dus bruikbare centrale wordt.

Het duurt nog even, allemaal .

Paar interessante punten: hoewel het vaak gedacht wordt, levert kernfusie wel degelijk radioactief afval op. Echter, het is in zeer kleine hoeveelheden en met een veel lagere halfwaardetijd.

Edit: @Umbrah: helemaal gelijk. Zelfs al zou de plasma instabiel worden, dan zou het ergste zijn dat de wand smelt. Door de wand heen lukt niet, dan is het al teveel afgekoeld. Zoals mijn rondleider zei: 'we hebben nog wel wat stukjes wand liggen'.

[Reactie gewijzigd door don_jorg op 24 juli 2024 01:13]

[Umbrah]

Het gevaar van een meltdown is echter volledig afwezig, en dat is juist het risico met een kernsplitsing-tech: zowel een tokomak als een laser-fusie reactor baseert zich op het feit dat er energie in moet: anders kan de fusie niet plaats vinden. Van nature WIL die fusie gewoon niet op aarde. Dus is er een ramp? Er kan geen ongecontroleerde reactie zijn, want zodra de stroom uitvalt, valt de reactie uit.

[Countess]

Paar interessante punten: hoewel het vaak gedacht wordt, levert kernfusie wel degelijk radioactief afval op. Echter, het is in zeer kleine hoeveelheden en met een veel lagere halfwaardetijd.

ligt ook aan de gebruikte brandstof.
met tritium en helium-3 als brandstof zou er geen rest materiaal overblijven waardoor er ook geen radioactiviteit ontstaat.

met andere brandstoffen moet je eens in de zoveel tijd je reactor wanden even 50 jaar laten staan voor ze weer bruikbaar zijn.

[Umbrah]

een van de hoofddoelen van Kernfusie is onder andere onze afhankelijkheid van andere brandstoffen afbouwen. Ik vrees dat we op deze planeet tegenwoordig amper genoeg helium hebben voor gangbare wetenschap, laat staan dat we Helium3 hebben voor brandstof. Ons Helium probleem is zelfs zo dringend dat proeven worden afgeblazen, wetenschappers boos worden op ballon handelaren, en dat de hoeveelheid die in de LHC wordt gebruikt in dubbel-digit procent van de wereldvoorraad wordt uitgedrukt (dit gaat dan echter niet verloren, in tegenstelling tot ballon-helium). Uit de atmosfeer zelf halen zal helaas niet lukken. Men zuigt tegenwoordig zelfs splitsingscentrales leeg omdat daar Helium soms in ontstaat. De gasvelden waar het natuurlijk in voorkomt zijn echter bijna leeg.

Neem nu echter deuterium-fusie. Deuterium is een waterstof isotoop wat voorkomt in een van de 6,420 waterstof atomen in de oceanen van de aarde. Dat klinkt niet veel, maar het valt redelijk eenvoudig te winnen en nog leuker: het is nog altijd genoeg om voor 200.000.000.000 jaar in onze HUIDIGE energiebehoefte te voldoen.

[Countess]

er is echter niet zo veel helium 3 over. en als je die uit de normale helium-4 hebt gehaald is de totale hoeveelheid helium niet echt kleiner geworden.

daarbij zit de maan vol helium-3. er is genoeg helium 3 op aarde om ons te voorzien tot we daar efficiënt bij kunnen komen. (helium3 containers met een rail-gun richting de aarde schieten zou aardig efficiënt moeten zijn, als we de containers op de maan kunnen maken.)

[NemesisWolfe]

Niet helemaal correct.
Ongeacht de brandstofdie gebruikt wordt zal er altijd een hoeveelheid neutron-straling aanwezig zijn.
Het is wel zo dat afhankelijk van de gebruikte brandstof de hoeveelheid neutron-straling varieert.

zie voor meer info: http://en.wikipedia.org/wiki/Aneutronic_fusion

[Relief2009]

De vraag is of ITER straks niet achter de feiten aan zal lopen en of ITER mss niet in stroomversnelling komt als de ontwikkelingen met lasers net zo hard gaan.

Er zijn zoveel bedrijven en overheden mee bezig dat ik me kan voorstellen dat we binnen 20 jaar al een commerciële centrale klaar hebben.

[knirfie244]

ITER is geen Europees project, staat zelfs in je link. ITER is een internationaal project waar een aantal westerse landen aan mee doen, waaronder ook de VS.

Enkele van de deelnemende landen hebben naast ITER ook hun eigen projecten lopen.

[Rob Coops]

In dat geval gaat het ding dus 450MW leveren, effectief

Maar goed dat is een fantasie op dit moment want ze zijn nog jaren bezig voor ze de eerste echte tests kunnen uitvoeren en dan is het nog maar kijken of de ideeen waarop dit hele ITER project gebaseerd zijn ook echt kloppen of dat het toch allemaal net even anders zit en het project in een net niet succes veranderd.

Ik hoop dat het hele fusie verhaal nu eindelijk eens gaat lukken men roept al jaren dat het mogelijk moet zijn en de theorie laat ook zien dat het mogelijk moet zijn om dit te doen maar in de praktijk is er nog steeds niet ook maar iemand op een punt waar er meer energie uitkomt dan je er in stopt. De sleutel van input x 10 = output wordt niet voor niets zo wel in de VS als in Europa na gestreefd men moet wel wil men er iets aan overhouden, immers het is niet alleen de bouw maar ook het onderhoud en meer van dat soort kosten posten die je op de een of andere manier moet dekken, even 50MW uit het net trekken is ook niet gratis...

Ik geloof dat het heus wel gaat lukken maar ik vraag me af of het men echt al gaat lukken om binnen nu en het einde van het jaar meer energie er uit te halen dan men er instopt (bruikbare energie niet theoretische energie die men niet weet op te zetten in voeding voor het project bijvoorbeeld). Als dat wel lukt dan zou het zo maar kunnen dat we binnen niet al te lange tijd zeg een jaartje of 30 a 50 de eerste fusie centrales zullen zien verschijnen en we misschien eindelijk eens een kans hebben om voor eens en voor altijd die zandbak daar in het oosten met rust te laten.

[Swerfer]

even 50MW uit het net trekken is ook niet gratis...

Dat is eenmalig, daarna heb je geen externe energie meer nodig, omdat je dat uit je opbrengst kan halen.

[AxzZzeL]

Nederland investeert voor zover ik weet in het ITER project in Zuid-Frankrijk waaraan ook een boel andere landen aan meedoen. Het NIF gebruikt een laser om de fusie op gang te brengen. De ITER-reactor gaat gebruik maken van een tokamak, simpelgezegd een torus van loeisterke magneten met daarbinnenin het hete plasma waar de waterstof zich in bevindt en waar de fusie plaatsvindt. Correct me if I'm wrong

[GrowMyHair]

Klopt helemaal. Vanaf o.a. de TU/e en FOM wordt er onderzoek gedaan voor het ITER project.

[Zenyatta]

En ook vanuit het Centre de Recherches en Physique de Plasmes, in Zwitserland, mede met support van EURATOM (waar Nederland partij bij is), de VS, Rusland, Japan en Canada wordt een experimentele reactor gebruikt. Die heeft al heel wat interessante data opgeleverd.

[Moef]

ITER is inderdaad een project waar Nederlandse onderzoekers aan meewerken. Dit is echter een compleet andere manier van kernfusie. Hierbij wordt een plasma gecreëerd van honderden miljoenen Kelvin. Het plasma wordt beheerst door elektromagneten die de baan van geladen deeltjes kunnen sturen. Hier berust de fusie-reactie dus op het dusdanig heet maken van een plasma dat een fusie-reactie plaats kan hebben. Hiervoor moet de gehele reactor een bepaalde grootte hebben. Opschalen is dus nodig om een bepaald rendement te kunnen halen. Er staat er een vlak bij huis. Ik ben bij een rondleiding hier geweest en zo'n apparaat is wel erg indrukwekkend!

http://www2.fz-juelich.de/ief/ief-4//textor_en/

In de VS wordt het plasma dus gecreëerd met een laser, niet met een elektromagnetisch veld. Dit kan veel kleinschaliger en is dus beter beheersbaar. Opschalen is hier een kwestie van op meer bolletjes kunnen schieten en dan kunnen omgaan met de energie die dit oplevert.

Ze zijn nu al wel 80 jaar bezig met kernfusie. Ik hoop dat de belofte van kernfusie snel werkelijkheid wordt, dat zou veel energievraagstukken kunnen oplossen.

[Durandal]

Dit is natuurlijk een aardige stap op naar grote fusiereactors. Doet Nederland hier nog ergens mee in dit onderzoek? Zou zonde zijn als het allemaal Amerikaans blijft, ik zie horrorscenario's over patenten al voor me.

Inertial (laser) confinement, which was for a time seen as more difficult or infeasible, has generally seen less development effort than magnetic approaches. However, this approach made a comeback following further innovations, and is being developed at both the United States National Ignition Facility as well as the planned European Union High Power laser Energy Research (HiPER) facility.

Wiki

Verder kunnen we best wel $2 per patent per centrale missen.
En verder waren patenten een vergoeding voor verkoop, niet voor eigen productie, toch?

[MSalters]

Vergoeding voor commercieel gebruik, niet voor experimenteel gebruik. "Productie" is ook een commercieel gebruik, een universitaire reactor niet.

[IStealYourGun]

Het ITER project: https://secure.wikimedia.org/wikipedia/en/wiki/ITER

[dwenzier]

Zeker mooie techniek, kunnen we hopelijk nog veel van verwachten.
Hier een aantal mooie plaatjes van de bouw en eerste tests:
http://www.boston.com/bigpicture/2010/10/the_national_ignition_facility.html

[perpetualrabbit]

Ze zijn er nog lang niet.

Het grootste probleem is dat de vrijkomende neutronen de wanden van het reactievat (de torus) vernielen: verdampen en/of omzetten in andere atomen als ze in kernen worden ingevangen. Die neutronen kunnen namelijk niet magnetisch worden opgesloten, want ze zijn neutraal. Als ze bewegen, vertegenwoordigen ze ook geen elektrische stroom, zoals bewegende elektronen en atoomkernen dat wel zijn.

Ik heb dit uit eerste hand van een van de beste kernfysici hier op de uni Leiden.

Radioactief afval ermee verwerken kun je ook wel vergeten: het gaat vaak ook om allerlei radioactieve troep zoals wegwerphandschoenen, verpakkingsmateriaal etc, niet alleen om afgewerkt uranium.
Dat laatste is maar een heel klein deel van het radioactief afval eigenlijk.

[Nicael]

Voor iedereen die denkt in de trant van:
Kernfusie is nog jaren ver weg voordat het rendabel is....

Volgens Michio Kaku (een hoog aangeschreven theoretisch natuurkundige) is het echt binnen handbereik. Persoonlijk denk ik dat hij er toch wat meer verstand van heeft dan u of ik. Bron: http://www.youtube.com/wa...fSx8Q_mDk&feature=related

[N0 0B]

Het is echt nog jaren ver weg. Uiteraard, de planning is dat ITER voor het eerst echt fusie gaat doen is een jaar of 10 van nu(2020-2025). Maar ITER wordt een (experimentele) tokamak met Q=10 (10 keer zoveel energie komt eruit als dat er in gaat) en is uiteraard een experimentele reactor die, als hij werkt, geen energie aan het net zal leveren.
Daarna wordt het DEMO project opgezet, deze reactor zal een Q-factor van ongeveer 40 krijgen. Deze reactor zal daadwerkelijk als prototype fusiereactor dienen, een waar minder aan geëxperimenteerd wordt en getracht wordt deze zo steady mogelijk draaiende te houden.
De verwachting dat DEMO zijn eerste resultaten zal kunnen laten zien ligt nu rond 2040-2050.
Pas als deze test succesvol is afgerond kan worden begonnen met het commercieel exploiteren van kernfusie als energiebron. Ik moet dus eerlijk zeggen, de komende 50 jaar zie ik nog niet gebeuren dat kernfusie een rol zal spelen op de energiemarkt, hoewel ik dat zeer jammer vindt.
Maar first things first, eerst maar eens zien wat ITER doet!

[Martao]

Volgens mij heb je hem niet begrepen. Hij noemt ITER, die pas in 2019 klaar is en moet gaan aantonen dat break/even mogelijk is. Daarna demo reactoren die winst kunnen maken zegt hij
(maar hoeveel? Is dat de investering dan ook waard? Want het duurt niet voor niks zo lang om zo'n tokamak te bouwen. De temperaturen daarin zijn buitenaards.)

Vervolgens noemt hij 2030 tot 2040, dat noem ik toch niet echt handbereik, sorry.

Ik zie trouwens dat ze in Duitsland ook iets bouwen: http://en.wikipedia.org/wiki/Wendelstein_7-X
Die is over 2-3 jaar klaar en zou een half uur moeten kunnen blijven draaien. Maar ik zag zou gauw niks over energiewinst/verlies.

[Rey Nemaattori]

Voor iedereen die denkt in de trant van:
Kernfusie is nog jaren ver weg voordat het rendabel is....

Volgens Michio Kaku (een hoog aangeschreven theoretisch natuurkundige) is het echt binnen handbereik. Persoonlijk denk ik dat hij er toch wat meer verstand van heeft dan u of ik. Bron: http://www.youtube.com/wa...fSx8Q_mDk&feature=related

Het had er allang kunnen zijn, maar men vind oorlogen om olie voor 2000 miljard dollar interessanter dan een reactor bouwen van ~15-20 miljard. Zelfs al zou het rendement van de ITER tientallen procenten minder zijn dan voorspeld, dan nog had men met die 2000 miljard 100 van die dingen neer kunnen zetten,

genoeg om een staat zo groot als de benelux tot het eind der tijden van energie te voorzien én genoeg waterstof(een afvalproduct!) overhouden om een flink deel van het verkeer op te kunnen laten rijden. En dan zwijg ik nog van alle andere geldverspillingen bedoeld om een voorraad fossiele brandstoffen te verzekeren..het is puur een kwestie van prioritering.

[BadRespawn]

Volgens Michio Kaku (een hoog aangeschreven theoretisch natuurkundige) is het echt binnen handbereik.

Kaku is bij lange na niet de enige hoog aangeschreven theoretisch natuurkundige, hij is wel zo'n beetje de meest bekende omdat hij zo media geil is.

Persoonlijk denk ik dat hij er toch wat meer verstand van heeft dan u of ik.

Er zijn anderen die er nog meer verstand van hebben, bvb de wetenschappers die aan het in het artikel vermeldde project werken.

[LieveNiels]

Ben wel benieuwd naar de gang van zaken wanneer echte (praktisch) oneindige energie daadwerkelijk een feit is. Is het dan oneindige energie voor iedereen, of alleen voor degene die het kunnen betalen?

[Nox]

Oneindig zal het niet zijn, wel goedkoop en in grote mate aanwezig.

Echter, er is nog steeds waterstof nodig wat we in helium veranderen en daarbij energie winnen.

Ben ik even benieuwd of de splitsing van water naar waterstof ook is meegerekend in dit project. Waterstof was altijd wel een redelijk alternatieve brandstof vanwege de explosieve kracht maar lastig om te maken, e.g. productie was erg duur vanwege de benodigde energie.

Maar als ik het goed begrijp pompen we straks massaal water om in zuurstof en waterstof> helium? Helium komt veel voor in het universum maar op aarde nog niet. Benieuwd wat het gaat worden als straks niet CO2 maar Helium uit de schoorstenen komt...

[MSalters]

Het splitsen van water kost redelijk wat energie, ja, maar in dit geval hou je 99.9% van die waterstof over (alleen de Deuterium isotoop van waterstof, <0.1% is nodig). Die rest kun je vervolgens in een fuel cell weer terug oxideren tot water. Het rendement is niet perfect, maar je wint makkelijk 90% van de benodigde energie terug.

Niet dat het veel uitmaakt voor het uiteindelijke rendement. Kernfusie levert ontzettend veel energie per atoom op, en dus we produceren ook nauwelijks Helium als afvalstof.

[Coffeemonster]

Is het niet handiger om eerst het zwaar water uit het gewone water te vissen, en dat om te zetten naar waterstof (deuterium, dus)? Of is het makkelijker om deuterium van waterstof te scheiden dan zwaar water van water?

[Swerfer]

Helium is dusdanig licht gas, dat het vrij snel de ruimte in verdwijnt. Het zal zich nooit gaan ophopen in de dampkring...

[Coffeemonster]

Helium is niet zo licht dat het niet aangetrokken wordt door de zwaartekracht van de aarde. Het zal daarom niet zomaar de ruimte in verdwijnen. Bovendien zal het door wind e.d. gewoon worden gemixt met de rest van de lucht. De concentratie zal echter niet significant toenemen door het grote volume van de dampkring vs. de relatief kleine hoeveelheid helium die je er aan toevoegt.

[aproxx]

De concentratie zal echter niet significant toenemen door het grote volume van de dampkring vs. de relatief kleine hoeveelheid helium die je er aan toevoegt.

Dat dachten ze vroeger ook van de verbranding door een benzinemoter. Maar als plots enkele miljarden mensen er gebruik van maken kan het dus wel problemen opleveren zoals nu blijkt.
But on the other hand, sowieso een goede ontwikkeling!

[Verwijderd]

Dus planeten die relatief veel Helium uitstoten kunnen duiden op beschavingen die gebruik maken van fusion?

[Goldwing1973]

Zolang er gewerkt wordt met enige vorm van betaalmiddel zoals geld zullen dit soort dingen nooit gratis worden, het zou wel veel goedkoper *kunnen* worden omdat er zo'n hoog rendament gehaald kan worden.

[Rey Nemaattori]

Zolang er gewerkt wordt met enige vorm van betaalmiddel zoals geld zullen dit soort dingen nooit gratis worden, het zou wel veel goedkoper *kunnen* worden omdat er zo'n hoog rendament gehaald kan worden.

Je snap zelf ook wel dat (energie)bedrijven als eerste oogmerk winst hebben...dat hun product goedkoper te maken is betekent niet dat
de consument er minder voor betaald... kijk naar brandstof prijzen, in de afgelopen 5 jaar zijn die alleen maar gestegen met af en toe een licht daler.

In 2008 werd er een record gevestigd qua olie prijs per vat, hoger dan op dit moment, toch zijn de brandstof prijzen nu hoger dan in 2008 en
nog met een flink verschil ook (meer dan 20ct aan de pomp), zelfs na inflatie correctie.

Goedkopere energieleverantie betekent enkel dat er een paar mensen nóg sneller rijk kunnen worden en wij slechts marginaal minder gaan lappen

[defiler1974]

Niet echt oneindig, er is nog steeds "brandstof" nodig in de vorm van deuterium en tritium. En vergeet ook niet de slijtage aan componenten in de reactor. Ze zullen dus heel wat meer energie er uit moeten halen voordat het kan concurreren met bestaande energiebronnen.

Het zal ook in de toekomst moeten blijken hoe schaalbaar deze technologie is, in hoeverre kunnen we het proces verbeteren t.o.v. van andere (duurzame) energiebronnen.

Als achteraf blijkt dat we voor minder geld 10.000 zonnepaneeltjes hadden kunnen maken met vergelijkbaar rendement , dan is het project een flop. De tijd zal het leren.

[Jetro2]

Het grote probleem van zonnepanelen en windmolens is dat we niet kunnen controleren wanneer en hoeveel ze produceren. De pieken in het energienet komen niet overeen met de maximale productiemomenten van zonnepanelen.
Een 'stuurbaar' of een continu proces is al een groot pluspunt.

Zou 100% van de energie door windmolens en zonnepanelen opgewekt worden dan was het soms maar donker 's nachts.

Zo willen ze de slimme meter invoeren. Hiermee kunnen ze je PV installatie afkoppelen van het net bij overproductie.

[Swerfer]

Het overschot van zonnen en windenergie moet je zien op te slaan, Dan kan je daar op windstille bewolkte dagen gebruik van maken.

In landen met bergen doen ze dat al. Overschot aan energie wordt gebruikt om meren op hoogte te vullen, en die bijvoorbeeld 's nachts weer leeg te laten lopen via turbines.

[sprankel]

Klopt maar energie opslaan is iets wat we niet goed kunnen
Je moet het gaan converteren en dat betekent veel verlies

even een snelle rekensom:

Een elektromotor heeft een rendement van 85 procent.
Een waterturbine heeft een rendement van 70 procent

Het converteren van de energie levert dus een verlies op van 40,5 procent!
Wat opslag betreft zit het met deze techniek wel goed. Maar je zal er ook verlies op hebben. Dan denk ik dat 50 procent verlies ergens in de buurt zal liggen.

En dan heb je nog het klassieke verlies bij transport, dat ligt op 5 procent en 15 procent als het van een naburig land komt.

Windmolens en zonnepanelen hier worden trouwens op dit moment door energiebedrijven vooral gebruikt voor hogere winstmarges. En het word nog gesubsidieerd ook.
Om dat te begrijpen moet je weten dat een energiecentrale of zelfs eender welke fabriek wat dat betreft het meest opbrengt bij een specifiek rendement. Klassiek ligt dat tussen de 60 en de 80 procent.
De kost per eenheid ligt bijvoorbeeld het laagst bij 70 procent. Vergelijk het anders met een auto tegen 100km/uur of tegen 200km/uur, welke optie is het goedkoopst tegen de geleverde km rekening houdende met energiekost, afschrijving, slijtage, onderhoud en uurloon?

Nu daarnaast is het elektriciteitsnet een vraag en aanbod systeem dat moet volgen. Dat wil zeggen dat je de productie heel de dag door moet aanpassen aan de vraag. Doe je dat niet of in mindere mate dan krijg je spanningspieken waar als ze te erg worden je heel wat schade gaat berokkenen. (sommige pc-voedingen kan je schakelen tussen 110 en 220-230 volt, geeft mooi vuurwerk als er 230 doorgaat terwijl hij 110 verwacht)

Dus als je met een klassieke energiecentrale zit met een maximaal winst op een rendement van 70 percent wil je die op 70 percent laten draaien. Tevens is het lastig (lees, kost geld) om klassieke energiecentrales constant de productie omhoog of omlaag te halen. (eventjes een kernreactor stil leggen want de vraag is gedaald om ze 8 uur later weer op te starten, duur grapje)

Maar nu kan je de centrale rustig rond de 70 procent laten draaien. Immers stijgt de vraag dan zetten we wat windmolens aan. Daalt de vraag zetten we er wat uit. Die dingen zijn immers met een knop aan of af te zetten dus dat maakt ze uitstekend om die pieken op te vangen. En ondertussen haal je meer winst uit je klassieke centrale. En de belastingbetaler betaald er uiteraard voor.

Ik ben altijd al tegen windmolens en zonnepanelen geweest, niet omdat ik er iets structureel tegen heb maar de manier waarop ze gebruikt worden. En de gedachte dat we het energienet wel even volledig wel even op dat soort energiebronnen kunnen overzetten. In theorie kan het maar in de praktijk zal het altijd te duur zijn wegens te weinig opbrengst gecombineerd met de verplichting het op te slaan.

Echter kernfusie is de toekomst, als het op punt staat is de opbrengst gigantisch en controleerbaar zodat er geen verplichting is om energie te gaan opslaan.

[Moef]

Met de hoeveelheid Deuterium in de Oceanen kunnen we (met het energieverbruik van de wereld in 2000) langer mee dan de zon. Linkje volgt nog als ik het nog kan vinden.

[i-chat]

kernfussie is lang niet oneindig, want hoewel waterstof best in redelijke hoeveelheden aanwezig is blijft het eindig, maar zal het effect van verlies aan deze substantie al lang voor dat ze op is catastrofale problemen met zich mee brengen... helium is namelijk niet echt een rest product waar wij als levende wezens iets aan hebben, sterker nog co2 is een stuk beter voor ons.

[MneoreJ]

Waterstof is het meest voorkomende element in het universum (75% van alle massa is waterstof), dus dat is meer dan "redelijke hoeveelheden". Vrije waterstof op aarde is natuurlijk wat minder, maar ook daar hoeven we niet te verwachten dat het snel "op" kan raken (er zijn duurzame methoden om waterstof te produceren).

De crux is natuurlijk dat zulke reactors niet op pure waterstof draaien en het wordt een ander verhaal als je gaat kijken naar de hoeveelheid tritium die eenvoudig vrijgemaakt kan worden voor zo'n reactor (naast het feit dat tritium radioactief is).

Waterstof-als-brandstof en kernfusie moeten niet met elkaar verward worden. Waterstof fuseren in helium gebeurt alleen in sterren -- buiten de enorme druk en temperatuur van een ster is de reactie veel te langzaam om commercieel interessant te zijn.

[anoko]

Het woord 'oneindig' lijkt me niet helemaal op zijn plaats, het geheel kost nog steeds brandstof. Maar ik ben het met je eens de beschikbaarheid van efficiente nucleare fusie inderdaad een behoorlijke verandering in het energieprobleem kan worden... Zal toch nog wel even duren voordat dit echt op productieschaal gebruikt kan worden.

[Durandal]

Wel, de oceanen zitten vol met brandstof dus dat is niet zo'n groot probleem.

[styno]

- Hoeveel kilo tritium gaat er in ITER?
- Hoe lang kun je daarmee ITER laten draaien?
- Bestaat tritium in natuurlijke vorm in de oceanen?
- Wat kost tritium als je het moet produceren? Hoe snel en in welke hoeveelheden kunnen we tritium produceren?
- Als ITER tritium gaan breeden, hoe perfect moet dan het proces zijn om een breeder ratio > 1 te krijgen?
- Hoe groot is de kans dat dit lukt?

Als je al deze vragen kunt beantwoorden weet je ook waarom kernfusie iets voor de toekomst zal blijven.

[Gert]

Water wordt echter niet vanzelf waterstof, dat kost een boel energie, daarnaast kan je niet oneindig veel O2 de luch in pompen want dan stikken we, dus daar moet je ook iets mee doen.

[Swerfer]

Die energie wek je zelf op, het rendement om met de opgewekte energie waterstof te maken is groot genoeg om nog een positief rendement over te houden.

Verder is je restproduct Helium, en dat is dusdanig licht dat het vanzelf in de ruimte verdwijnt. Helium staat ook op de noemer om een zeldzaam gas te worden in de toekomst, dus je kan het restproduct ook opvangen en gebruiken.

[Jogai]

Is het dan ook mogelijk om het radioactieve afval, wat tot nog toe bij splitsing vrijkomt, weer te fuseren?

[AxzZzeL]

Nee, radioactieve afval fuseren gaat weer energie kosten voor zover ik weet. Het kan volgens mij echter wel maar is dus niet economisch rendabel. Het is echter wel theoretisch denkbaar dat als we kernfusiereactoren hebben draaien we al het radioactief afval ten koste van energie wegfuseren. Je doet zo zeg maar alle energie die gewonnen is met kernsplitsing de afgelopen jaren teniet en daar krijg je dus als eindproduct weer leuk uranium en dergelijke van.

[Reactie gewijzigd door AxzZzeL op 24 juli 2024 01:13]

[arjankoole]

Voor het wegwerken van dat afval zijn ze bezig met pebble-bed reactoren ( 4e of 5e generatie kernreactoren). Dat is nog steeds fissie (splitsing), maar de superdeluxe variant.

Die stoken al dat enge spul op, produceren energie, en spugen iets uit wat maar een korte tijd gevaarlijk radioactief blijft: 15 jaar (oid) iplv tienduizenden.

Na die 15 jaar kan 't spul veilig gebruikt worden in diverse toepassingen.

[Reactie gewijzigd door arjankoole op 24 juli 2024 01:13]

[Swerfer]

Radioactiviteit is ook energie. Ze zijn methoden aan het zoeken om die energie te gebruiken, zodat er uiteindelijk geen radioactiviteit meer als restproduct overblijft.

[svenk91]

Dat zal juist energie kosten weer. De kleinere deeltjes leveren energie op als je fuseert maar kosten energie om te splijten, bij de grotere deeltjes is dat andersom. De kleinste deeltjes leveren echter gigantisch veel meer energie bij fusie dan de grote bij splijting en daarom wil men zo graag kernfusie efficient werkend krijgen.

[Martao]

Dat is natuurlijk niet de enige reden. Anders dan het kernsplitsings proces kan er geen kettingreactie optreden. Dus nucleaire ongelukken als Fukushima zijn dan niet aan de orde.

[Countess]

klopt. een kern-splijtings reacite moet in bedwang worden gehouden om niet uit de hand te lopen. bij kern-fussie moet er moeite worden gedaan om hem aan de gang te houden.
gaat het mis, dan houdt de reactie gewoon op.

[Myri]

Ik vond het wel een leuke vraag :-) En blijkbaar is het een piste:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_transmutation

[azerty]

Nee, de delen zijn te zwaar daarvoor voor zover mijn kennis reikt.

OT: Goede ontwikkeling, samen met ITER zou dit toch in de nabije toekomst (15-20 jaar) een deel van de energieproblemen moeten oplossen

[GrowMyHair]

Jazeker, maar dan moet je de energie die de splitsing opleverde er wel weer terug instoppen. (En wellicht nog wat fysische problemen oplossen om dit ook voor mekaar te krijgen)

[defiler1974]

Helaas, hoe lichter het element des te beter geschikt voor kernfusie. Elementen die zwaarder zijn als ijzer leveren geen energie meer op, maar kosten energie bij kernfusie.

[g4wx3]

ergens rond Fe (ijzer) is het kantel punt in de tabel van mendjev. Zwaardere atomen hebben energie nodig om te fuseren.

Los daarvan, is het heel moeilijk om zwaardere atomen te fuseren.
In de zon is het zwaarste wat fuseert ook een atoom rond ijzer dacht ik

[Durandal]

Inderdaad.
Lichtere elementan dan ijzer kun je fuseren (tot je bij ijzer komt), zwaardere kun je splitsen (tot je bij ijzer komt).
Verval van zwaardere elementen (uranium etc) is een soort automatische splitsing. Er komt energie bij vrij.

Uiteindelijk is alles in het universum van ijzer.

[BlackwaterEl1te]

Geloof dat de winst ophoudt bij ijzer en dat op het einde wanneer alles in het universum gefuseerd is er allee maar ijzer atomen achter blijven. Kan me vergissen hoor maar weet zeker dat ik zo iets gezien heb in een docu en gelezen op het internet.

[MSalters]

Niet in de praktijk. Kernsplijting is te ongecontroleerd. Vergelijk het met het laten vallen van een vaas. Je kunt de scherven niet bij elkaar stoppen en verwachten dat ze weer passen. Dat vereist teveel gepuzzel.

Preciezer gezegd, bij kernsplijting breek je een Uraniumatoom in twee delen, maar de 235 kerndeeltjes kun je op een heleboel manieren over de twee lichtere kernen verdelen. Je kernafval is dus een mix van een heleboel isotopen. En bij het terugfuseren zou je telkens precies de goede helften terug moeten vinden.

Erger nog, behoorlijk veel van die isotopen zijn instabiel en vervallen verder, en dat zou je ook nog eens ongedaan moeten maken. Nee, efficient is het niet. Terwijl je eigenlijk alleen de meest gevaarlijke isotopen kwijt wil, de rest geloof je wel.

[Martao]

De ultieme bedoeling is om de radioactieve uranium isotopen en dergelijke niet meer nodig te hebben. Zoals je kunt lezen werken ze met varianten van waterstof (deuterium en tritium).

[South_Styler]

Het is interessant om eens te lezen over fuseringen in plaats van het splijten van atomen. Ik hoop dat hun stijgende lijn wordt doorgezet en ze voor het einde van het jaar daadwerkelijk meer opleveren dan ze erin stoppen. Zodra deze grens ruim is gepasseerd hoop ik dat het een alternatieve vorm van energie zou zijn.

Kan zoiets in veel kleinere schaal ook worden ingezet om auto's straks van energie te voorzien?

[Guzz]

Zou ik niet zeggen, fusie is nog complexer dan fisie (kernsplitsing). Om het enigszins veilig te maken zou er 'koude fusie' moeten plaatsvinden.
Auto's zou ik gewoon voorzien van elektriciteit die is opgewekt in een fusiecentrale, denk daarom ook dat de elektrische auto de toekomst heeft.

[Martao]

Het is volgens mij totaal niet onveilig hoor, zeker in vergelijking met kernsplitsing. De gebruikte techniek is echter dusdanig ingewikkeld/duur dat dat niet in echt kleine schaal zal kunnen.

[walterwhite]

Het is interessant om eens te lezen over fuseringen in plaats van het splijten van atomen. Ik hoop dat hun stijgende lijn wordt doorgezet en ze voor het einde van het jaar daadwerkelijk meer opleveren dan ze erin stoppen. Zodra deze grens ruim is gepasseerd hoop ik dat het een alternatieve vorm van energie zou zijn.

Kan zoiets in veel kleinere schaal ook worden ingezet om auto's straks van energie te voorzien?

betwijfel het, er moet zo verschrikkelijk veel energie worden opgewekt om 2 waterstof isotopen te laten fuseren, en de energie die erbij vrijkomt is volgens mij ook moeilijk te controleren

[azerty]

Gezien de benodigde materialen, temperaturen enz. lijkt het mij met de huidige technologie bijna onmogelijk om te doen. Wat echter wel interessant is, is om je auto op electriciteit van zo'n centrale te laten rijden

[dragonlords1]

Een fusie installatie zoals in iter kan je volgens mij niet in je wagen stoppen. Als ik me niet vergis moet die zodanig groot zijn voordat de input kleiner is dan de output. Misschien dat het ooit mogelijk wordt met andere technieken, maar je kan de opgewekte energie uit die centrales wel altijd gebruiken.

[Reactie gewijzigd door dragonlords1 op 24 juli 2024 01:13]

[Durandal]

Als ik het goed begrepen heb schaalt het vermogen met de 4e macht van de afmetingen van het veld dat het plasma bij elkaar houdt. Downscalen is dus niet echt een optie.
Een verlengsnoertje misschien wel

[laminaatplaat]

Is het niet juist slecht dat de berekeningen die men maakt niet overeenkomen met de werkelijkheid? Lijkt me dat je bij zo'n project als dit niet 'zomaar' wat probeert.

Is het ignition point het moment dat je dus (bijna) gratis energie gaat maken?... spannende technologie .

[Martao]

Ik weet niet of de gevolgen exact voorspelbaar zijn, lijkt mij niet eigenlijk.
Ignition point is waarbij er meer energie uit komt dan er in gaat. Dat is natuurlijk nog ver weg van het punt dat het haalbaar is. De investing en onderhoudskosten moeten ook teruggewonnen worden, dus er moet een bepaalde marge zijn.

Dramatic: waar haal je radioactiviteit vandaan? Tritium & Deuterium vervallen naar Helium, maar Helium is stabiel, dus blijft er m.i. geen radioactief afval over?

[Reactie gewijzigd door Martao op 24 juli 2024 01:13]

[azerty]

De neutronen die vrijkomen bij de fusie slaan deeltjes weg uit de behuizing, waardoor deze een andere structuur krijgen ("radioactief" dus). In tegenstelling tot met de huidige splijtingsstoffen die nog duizenden jaren schadelijk kunnen zijn, is het materiaal uit de wand van een kernfusie-centrale in de toekomst maar een jaar of 20-30* schadelijk. Heb 2-3 jaar geleden een voorstelling aan Universiteit Antwerpen over ITER mee mogen maken, thuis ligt nog de brochure met al zo'n zaken in.

* kan er beetje naast zitten, dus correct me if I'm wrong

[Reactie gewijzigd door azerty op 24 juli 2024 01:13]

[Martao]

Oh oke, dit had ik nog niet eerder gehoord. Maar goed, ik ben ook geen natuurkundige. Ik vind het gewoon een interessant onderwerp:)
Maar het gaat om de materialen van de reactorwand dus?

Check. Ik heb ff wikipedia geraadpleegd, ik snap het probleem vaag nu,
Er komt een onderzoeksreactor/faciliteit IFMIF voor dit doel.
Als ik het goed begrijp willen ze in eerste instantie onderzoek doen naar Wolfraam

[Reactie gewijzigd door Martao op 24 juli 2024 01:13]

[Dramatic]

De deeltjes worden buiten de wand opgevangen, hierdoor moeten ze dus door de wand heen. Bij de botsingen gaat de wand dus langzaamaan kapot. Het gaat inderdaad om de wand en niet om de helium en soortgenoten.

[Reactie gewijzigd door Dramatic op 24 juli 2024 01:13]

[Dramatic]

op het ignition point maak je net zo veel energie als nodig is om die energie op te wekken. alles erboven is gratis, naast dat die reactors zo snel radioactief worden dat je bijna continu onderdelen aan het vervangen bent. Dus je moet boven het igniotion point zitten om winst te maken.

[MonsterMind]

Het zogeheten ignition point, waarbij meer energie gewonnen wordt dan erin wordt gestopt, zou echter nog dit jaar bereikt worden volgens de onderzoekers.

Zou dit betekenen dat het een soort van "Perpetuum mobile" maar dan met energie. Als dit wel zo is, zijn we direct van het energie probleem af..

[pmeter]

Niet echt. Op het ignition point komt bij het kernfusieproces meer energie vrij dan dat er aan energie wordt toegevoegd. Met toegevoegde energie wordt het energieverbruik van de laser en de andere hulpmiddelen bedoeld. In deze vergelijking wordt ervan afgezien dat er steeds nieuwe kernfusiebrandstof nodig is.

[Martao]

De energie om het fusieproces op gang te houden, dus.

Er moet ook brandstof in, maar waterstof is voorlopig een voldoende ruime voorraad. En het kan volgens mij ook met andere stoffen.

[cyberstalker]

Het is geen perpetuum mobile omdat je er brandstof in moet stoppen.

[BadRespawn]

Fusie is niet meer "Perpetuum mobile" dan een vuurtje dat je gaande houdt door er hout op te gooien.
Ook zo'n vuurtje - indien het eenmaal brandt - produceert meer energie dan er in eerste instantie in ging (wat niet meer hoeft te zijn geweest dan een lucifertje).

[Carbon]

Het zogeheten ignition point, waarbij meer energie gewonnen wordt dan erin wordt gestopt, zou echter nog dit jaar bereikt worden volgens de onderzoekers.

Dan ik dat las moest meteen aan de volgende quote denken:

Practical fusion reactors have been ~30 years away for the past sixty years

[svenk91]

Dit is nog ver weg van commerciële uitvoering hè

[Carbon]

I know, maar het is wel een feit dat kernfusie onderzoekers veel te optimistisch zijn met hun voorspellingen.

[Durandal]

Ja maar krijg jij een budget als je zegt dat het 150 jaar gaat duren?

[Verwijderd]

Ik denk Carbon persoonlijk niet. Maar wetenschappers en instellingen wel. Men wil maar wat graag de ruimte in. En met een bruikbare kernfusie motor komt ook dat dichterbij!