Vergeten techniek uit de jaren 80 kan kernfusiecentrales onafgebroken laten draaien

In dit artikel:

Amerikaanse onderzoekers van onder meer General Atomics en MIT hebben in de DIII-D National Fusion Facility in Californië aangetoond dat speciale radiogolven diep in heet kernfusieplasma een elektrische stroom kunnen opwekken. Hun resultaten verschenen op 9 oktober in Physical Review Letters.

De techniek, helicon current drive, kan helpen om het plasma in een tokamak — een donutvormige fusiereactor — stabiel te houden. Veel tokamaks gebruiken daarvoor een magnetische spoel die als een transformator werkt. Die kan de plasmastroom echter niet onbeperkt aandrijven, waardoor reactoren moeten stoppen en opnieuw opstarten. Dat belemmert continue elektriciteitsproductie en belast reactoronderdelen door terugkerende temperatuurwisselingen.

Helicon current drive werd al in de jaren 80 onderzocht, maar leverde toen weinig op omdat reactoren onvoldoende hoge plasmadruk en energie bereikten. Dankzij verbeterde omstandigheden en een speciaal ontworpen comb-line-antenne konden de onderzoekers de techniek nu opnieuw testen. De antenne stuurde radiogolven van 476 megahertz het plasma in. Die droegen energie en impuls over aan elektronen, waardoor een gerichte stroom ontstond.

Met metingen bleek dat de golven diep in het plasma werden geabsorbeerd en het stroomprofiel veranderden zoals de modellen voorspelden. Daarmee is voor het eerst overtuigend bewezen dat helicongolven stroom in een tokamak kunnen aandrijven.

De stap betekent nog niet dat commerciële fusiecentrales snel continu zullen draaien. De proeven vonden plaats bij beperkt vermogen en in een relatief laagenergetisch plasmaregime. Vervolgonderzoek moet aantonen of de techniek onder zwaardere reactoromstandigheden werkt, opgeschaald kan worden en meer energie oplevert dan het systeem zelf verbruikt.