Nieuw koelsysteem moet een van de grootste problemen van kernfusie oplossen

In dit artikel:

Amerikaanse en Japanse onderzoekers testen in de DIII-D National Fusion Facility in Californië een nieuw afvoersysteem voor fusiereactoren. Kyoto Fusioneering werkt daarbij samen met DIII-D en Columbia University aan een divertor die grote hoeveelheden warmte en deeltjes uit een tokamak moet afvoeren zonder de reactorwand te beschadigen.

In een fusiereactor wordt plasma tot meer dan 100 miljoen graden Celsius verhit. Magnetische velden houden het plasma weg van de wand, maar er ontsnappen voortdurend energie en deeltjes. Vooral de divertor krijgt daardoor een zware thermische belasting, wat langdurige en betaalbare elektriciteitsproductie bemoeilijkt.

De onderzoekers geven het plasma een omgekeerde D-vorm, een techniek die bekendstaat als negative triangularity. Deze vorm kan instabiliteiten en plotselinge warmtepieken beperken. Ook zou meer warmte geleidelijk via straling kunnen worden afgevoerd, waardoor reactoronderdelen minder slijten en minder complexe koeling nodig is.

Kyoto Fusioneering maakt voor het experiment hittebestendige tegels voor de nieuwe divertor. In realistische plasmaomstandigheden meten de wetenschappers onder meer de warmtebelasting, de stabiliteit van het plasma en de wisselwerking met de materialen. De uitdaging is om de hete kern stabiel te houden en tegelijk de buitenste plasmalaag voldoende af te koelen.

Eerdere proeven waren veelbelovend, maar een test met een commercieel representatieve divertor ontbrak nog. De experimenten vormen geen directe doorbraak naar commerciële kernfusie: ook neutronenbelasting, materiaalveroudering en netto elektriciteitsproductie moeten nog worden opgelost. Wel kunnen de resultaten leiden tot eenvoudiger, betrouwbaarder en mogelijk goedkoper ontworpen fusiereactoren. De bevindingen worden gedeeld binnen het internationale DIII-D-programma.