Reacties
J.
op
29 november 2005 om 15:05
Energieopwekking d.m.v. kernfusie is op dit moment nog niet mogelijk.
Althans niet op een manier dat het ook bruikbaar is om stroom mee op te wekken.
Het verschil met toepassingen van kernenergie die op dit moment wel rendabel en bruikbaar zijn zit hem fysisch in het feit dat in de huidige kernreactoren de energie wordt vrijgemaakt d.m.v. kernsplisting (splijten van Uranium of plutonium kernen) terwijl bij kernfusie de energie vrijgemaakt wordt d.m.v. fusie (versmelting) van 2 kernen.
Kernen van zware waterstof komen daarvoor het meest in aanmerking. Zware waterstof is een vorm van waterstof die chemisch gezien volkomen gelijkwaardig is aan gewone waterstof. Alleen daar waar in gewone waterstof de kern uit een enkel proton bestaat, bestaat deze bij zwaar waterstof uit een proton en een neutron (we spreken dan van deuterium) of uit een proton en 2 neutronen (tritium).
De moeilijkheid zit 'm daarin dat deze kernen pas kunnen fuseren als ze zeer dicht bij elkaar komen, elkaar a.h.w. raken. Aangezien de wisselwerking tussen de kernen afstotend is lukt het samenvoegen van die kernen alleen als de kernen een zeer hoge kinetische (aanvangs) energie hebben, m.a.w. als de temperatuur van het zware waterstof extreem hoog is (ik weet niet zo uit m'n hoofd hoe hoog maar de temperatuur moet in een range van enige tienduizenden graden celcius of zelfs nog veel hoger liggen). En daar zit het technologische probleem.
Je kunt een gas (of eigenlijk een plasma (=geioniseerd gas, het zware waterstof is bij die temperaturen zo heet dat de electronen niet langer aan de kern gebonden zijn) nu eenmaal niet zomaar in een vaatje houden, de wanden van het vat zouden verdampen. De oplossing die men daarvoor heeft maakt gebruik van magnetische opsluiting (lorentzkracht) waarmee men het plasma (wat dus bestaat uit geladen deeltjes) weg kan houden van de wand van het vat en dit dus niet opwarmt. Tevens heeft men zo de mogelijkheid om via electromagnetische wisselvelden energie in het plasma te pompen en de temperatuur verder te verhogen.
Het vat heeft in dit geval een bijzondere, toroidale vorm waaromheen de windingen van de spoelen lopen. Deze configuratie staat bekend onder de naam tokamak. Tot op heden is het echter zeer moeilijk gebleken om op grote schaal fusie op te wekken op deze manier. De primaire doelstelling op dit moment is nog steeds het bereiken van het zg. break-even punt wat zoveel betekent als dat je even veel energie het plasma inpompt als dat je er via kernfusie weer uit krijgt.
De gewenste bedrijfsomstandigheden waarnaar men uiteindelijk streeft is natuurlijk een situatie waarin men veel meer energie uit de reactor krijgt dan dat men er in pompt. Dit zou grote voordelen hebben voor de energievoorziening. In tegenstelling tot de kernreactoren van nu produceert een fusiereactor uiterst weinig radioactief afval (alleen het reactorvat zou licht radioactief kunnen worden door het stralingbombardement dat het gevolg is van de fusieprocessen). Verder is de "brandstof" (zwaar water) op aarde in voldoende ruime mate voorhanden om nog heel lang energie d.m.v. fusie op te wekken als dit eenmaal mogelijk is.
Op het internet is meer te vinden denk ik. Probeer google eens met de trefwoorden (ook combinaties): tokamak, JET (in combinatie met) fusion, ITER.
Althans niet op een manier dat het ook bruikbaar is om stroom mee op te wekken.
Het verschil met toepassingen van kernenergie die op dit moment wel rendabel en bruikbaar zijn zit hem fysisch in het feit dat in de huidige kernreactoren de energie wordt vrijgemaakt d.m.v. kernsplisting (splijten van Uranium of plutonium kernen) terwijl bij kernfusie de energie vrijgemaakt wordt d.m.v. fusie (versmelting) van 2 kernen.
Kernen van zware waterstof komen daarvoor het meest in aanmerking. Zware waterstof is een vorm van waterstof die chemisch gezien volkomen gelijkwaardig is aan gewone waterstof. Alleen daar waar in gewone waterstof de kern uit een enkel proton bestaat, bestaat deze bij zwaar waterstof uit een proton en een neutron (we spreken dan van deuterium) of uit een proton en 2 neutronen (tritium).
De moeilijkheid zit 'm daarin dat deze kernen pas kunnen fuseren als ze zeer dicht bij elkaar komen, elkaar a.h.w. raken. Aangezien de wisselwerking tussen de kernen afstotend is lukt het samenvoegen van die kernen alleen als de kernen een zeer hoge kinetische (aanvangs) energie hebben, m.a.w. als de temperatuur van het zware waterstof extreem hoog is (ik weet niet zo uit m'n hoofd hoe hoog maar de temperatuur moet in een range van enige tienduizenden graden celcius of zelfs nog veel hoger liggen). En daar zit het technologische probleem.
Je kunt een gas (of eigenlijk een plasma (=geioniseerd gas, het zware waterstof is bij die temperaturen zo heet dat de electronen niet langer aan de kern gebonden zijn) nu eenmaal niet zomaar in een vaatje houden, de wanden van het vat zouden verdampen. De oplossing die men daarvoor heeft maakt gebruik van magnetische opsluiting (lorentzkracht) waarmee men het plasma (wat dus bestaat uit geladen deeltjes) weg kan houden van de wand van het vat en dit dus niet opwarmt. Tevens heeft men zo de mogelijkheid om via electromagnetische wisselvelden energie in het plasma te pompen en de temperatuur verder te verhogen.
Het vat heeft in dit geval een bijzondere, toroidale vorm waaromheen de windingen van de spoelen lopen. Deze configuratie staat bekend onder de naam tokamak. Tot op heden is het echter zeer moeilijk gebleken om op grote schaal fusie op te wekken op deze manier. De primaire doelstelling op dit moment is nog steeds het bereiken van het zg. break-even punt wat zoveel betekent als dat je even veel energie het plasma inpompt als dat je er via kernfusie weer uit krijgt.
De gewenste bedrijfsomstandigheden waarnaar men uiteindelijk streeft is natuurlijk een situatie waarin men veel meer energie uit de reactor krijgt dan dat men er in pompt. Dit zou grote voordelen hebben voor de energievoorziening. In tegenstelling tot de kernreactoren van nu produceert een fusiereactor uiterst weinig radioactief afval (alleen het reactorvat zou licht radioactief kunnen worden door het stralingbombardement dat het gevolg is van de fusieprocessen). Verder is de "brandstof" (zwaar water) op aarde in voldoende ruime mate voorhanden om nog heel lang energie d.m.v. fusie op te wekken als dit eenmaal mogelijk is.
Op het internet is meer te vinden denk ik. Probeer google eens met de trefwoorden (ook combinaties): tokamak, JET (in combinatie met) fusion, ITER.
