Kernfusie versus kernsplitsing.

De tegenwoordige kerncentrales werken met gevaarlijke stoffen. Het gebruik van kernenergie stuit op steeds meer tegenstand. De groeiende bergen radioactief afval zijn thans een reden tot werkelijke bezorgdheid; niemand wil het in de buurt van zijn woonplaats opgeslagen hebben. En dan is er ook nog de nooit helemaal verdwijnende ongerustheid dat een kerncentrale op de een of andere manier zou kunnen exploderen en haar radioactiviteit in de omgeving zou kunnen verspreiden waardoor miljoenen mensen eraan blootgesteld zouden kunnen worden. Een dergelijke explosie heeft nooit plaatsgevonden, maar niemand kan voor 100 procent garanderen dat het nooit zal gebeuren. De rampen in Tsjernobyl en de door de tsunami in Japan overstroomde kerncentrale staan ons immers nog vers in het geheugen. En die liepen betrekkelijk nog goed af doordat men deze centrales met een dikke laag beton wist te overdekken.
Maar er is nog een gevaar dat zorgen baart. Hetzelfde uranium dat in krachtcentrales wordt gebruikt, kan ook worden aangewend voor de vervaardiging van bommen. Om deze reden hebben regeringen een strikt monopolie gehandhaafd voor installaties die dienen om uranium te verrijken, en houden ze nauwkeurig bij waar de producten heen gaan. Desondanks is het, wanneer deze stof in kerncentrales wordt gebruikt, te allen tijde mogelijk na verloop van tijd voldoende plutonium te verzamelen om een kernbom te maken. Dit werd bijvoorbeeld door India gedaan, tot grote consternatie van de Canadezen, die hen hadden geholpen hun kernreactor te bouwen. Het probleem zal zelfs nog actueler worden wanneer plutonium als brandstof wordt geleverd. Om deze redenen zijn sommige politieke leiders gekant tegen de ontwikkeling van een kweekreactor.
Als men een kernreactor gebruikt om warmte te produceren, is het ten gevolge van de radioactiviteit vrijwel onmogelijk de installatie te repareren. Vanwege het grote gevaar, dat de radioactiviteit oplevert, moet men ̶̶ hoewel dit moeilijk is en grote kosten met zich meebrengt ̶ een installatie ontwerpen die verscheidene jaren achtereen geen reparaties nodig heeft.
Veel geleerden hebben daarom hun hoop gesteld op een andere manier om energie uit het atoom te winnen. Deze is niet gebaseerd op de energie die vrijkomt bij het splijten van een zwaar atoom in twee lichtere atomen, maar op de energie die vrijkomt bij de fusie, of samensmelting van waterstof, het lichtste element, tot helium. Dit is de kernreactie die ook in de zon plaatsvindt. In tegenstelling tot de beperkte voorraad uranium, en zelfs de veel grotere voorraad kolen, is de hoeveelheid beschikbare waterstof net zo kolossaal als de oceanen. Indien dit zou kunnen worden toegepast, zou daardoor dan niet ’s mensen energieprobleem voor altijd zijn opgelost?

Ook Kernfusie blijkt zo haar problemen te hebben.
Ja, ongetwijfeld is de gedachte om ooit eens het proces van kernfusie te kunnen beheersen, zeer aanlokkelijk, maar daarvoor moeten nog heel wat problemen worden overwonnen. Omdat er geen materialen zijn die bestand zijn tegen de vereiste hoge temperatuur en druk, maakt men gebruik van magnetische thermische isolatie. Dit gaat als volgt in zijn werk. De waterstof wordt door elektrische ontlading tot zo’n hoge temperatuur verhit dat ze volledig geïoniseerd wordt. Ze bestaat dan uitsluitend uit positieve kernen en negatieve elektronen. Een stof in deze toestand wordt een plasma genoemd. Het plasma kan worden gecomprimeerd door het magnetische veld zeer snel te versterken. Hierdoor wordt de dichtheid vergroot en tegelijkertijd het plasma verder verhit. Dan zal er kernfusie optreden, mits het magnetische veld juist ontworpen is en het plasma lang genoeg opgesloten kan blijven. Het teleurstellende is dat dit bijzonder moeilijk blijkt te zijn. Het plasma is een ergerlijk onhandelbaar goedje. Het vindt een zwakke plek in het magnetische veld en wringt zich daarin zodat een uitstulping ontstaat waardoor al snel alle plasma aan de opsluiting ontsnapt. Het gedraagt zich als een te hard opgepompte binnenband die niet ondersteund wordt door een buitenband. Hoewel geleerden al jarenlang aan dit probleem van onstabiliteit werken is het nog steeds niet gelukt om een veilig werkende en duurzame fusiereactor te ontwerpen.

Foto 1. Doorsnede van de ITER-reactor. Het kleine mannetje onderaan geeft een indruk van de grootte.

Foto 1. Doorsnede van de ITER-reactor. Het kleine mannetje onderaan geeft een indruk van de grootte.

ITER: De heter dan de zon-reactor
Decennia van kleinere experimenten hebben geleid tot ITER, het reusachtige project waarin fusie wetenschappers hun best mogelijke kans hebben om eindelijk te laten zien dat deze technologie zou kunnen werken. Maar ITER vergt wel veel geduld. De eerste stappen werden dertig jaar geleden gezet . (In 1985 werd na een topbespreking tussen de Amerikaanse president Reagan en Sovjetleider Gorbatsjov de aanzet gegeven voor het ITER-project.) Op dit moment is de reactor en alles wat daarbij hoort nog steeds niet af. De kolossale proefreactor ITER is ontworpen om 500 MW uitgangsvermogen te produceren bij 50 MW ingangsvermogen. ITER is echter alleen maar bedoeld om aan te tonen dat het mogelijk is om op een betrouwbare manier energie op te wekken met kernfusie. Pas over een jaar of 15 hoopt men te beginnen met de volgende reactor DEMO, die echt bedoeld is om stroom aan het net te leveren.
De magneten van ITER moeten zeer sterk zijn en het ontwerp maakt gebruik van supergeleidende magneten die alleen werken bij -269 ̊C. ITER heeft 100.000 km van supergeleidende draad nodig voor haar magneten – genoeg om twee keer zo’n draad rond de evenaar te wikkelen. Omdat de druk die in de kern van de zon heerst hier op aarde niet kan worden verwezenlijkt, wil men dat compenseren door een temperatuur tien keer zo hoog als die in de kern van de zon op te wekken. Dus geen 15 miljoen graden Celsius, maar 150 miljoen graden Celsius. Dat is wel heel ambitieus toch?

Twijfel over de haalbaarheid.
Ik schreef op deze blog al eerder het een en ander over dit prestigieuze fusieproject ITER, waarvan de EU een van de partners is. Tot nu toe heeft dit ambitieuze project, dat in Cadarache in Zuid-Frankrijk wordt gebouwd, dus nog steeds geen energie opgeleverd. Bij het project zijn in totaal 35 landen betrokken. In 2006 werden de kosten voor de deelnemende landen geraamd op 5,9 miljard euro. Die zijn nu op 16 á 20 miljard geraamd – een hold-up van de Europese belastingbetalers en toekomstige generaties. Elk jaar moet de rekening van het project door het Europees Parlement worden goedgekeurd, maar dit Parlement heeft in maart 2015 geweigerd om de rekening van 2013 goed te keuren. Er zou sprake zijn van geldverspilling en mismanagement. De projectleiders van ITER gooien het op de inflatie en de duurder geworden kosten van de basismaterialen. ITER kreeg toen tot oktober 2015 de gelegenheid om aan te tonen dat het geld wèl goed is besteed en anders zal de geldkraan worden dichtgedraaid. Oei!! Waarom zulke drastische maatregelen? Europarlementariër Bart Staes legt uit:
“Behalve de buitensporige kosten is een groot bezwaar dat we niet eens met zekerheid kunnen zeggen of dit project ooit 1 kilowattuur elektriciteit zal produceren en …. als dat al gebeurt, is dat volgens experts zeker niet voor 2050, maar eerder 2080.” In 2011 bracht Staes een inspectiebezoek aan ITER en het project bleek toen niet meer dan een grote bouwput, herinnert hij zich. “Dit dure project is onverantwoord en onbegrijpelijk als je ziet onder welke extreem hoge druk de nationale begrotingen staan.”
Hoe is de stemming in het Europees Parlement over de enorme kosten trouwens afgelopen? Ik citeer daarvoor uit de notulen van het Europees Parlement van 28 oktober 2015. In de lijst van aangenomen teksten las ik onder Punt 21 het volgende: (Het Parlement) “bevestigt zijn steun voor het ITER-programma en is vastbesloten te zorgen voor passende financiering ervan; is evenwel bezorgd over mogelijke verdere vertragingen en extra kosten van dit programma alsook over de potentiële gevolgen hiervan voor de begroting van de Unie; betreurt dan ook dat het niet in staat was het niveau van de ITER-kredieten voor 2016 te toetsen met het geactualiseerde betalings- en tijdschema, dat pas in november 2015 in de ITER-Raad zal worden gepresenteerd; verwacht evenwel dat dit herziene plan in voldoende mate zal kunnen aantonen dat de aanbevelingen die het Parlement in de betreffende kwijtingsresolutie voor 2013 heeft gedaan, naar behoren in aanmerking zijn genomen en dat de financiële soliditeit en de efficiëntie van de uitgaven zullen worden gegarandeerd; wil deze kwestie tijdens het begrotingsoverleg 2016 aankaarten; benadrukt bovendien dat er volledige transparantie moet bestaan over het gebruik van bijdragen van “Fusion for Energy” voor het ITER-programma; dringt aan op een passend verantwoordingsmechanisme waarbij een duidelijk overzicht wordt gegeven van de omvang van de financiële middelen die worden uitgetrokken voor het internationaal project en waarbij het efficiënt gebruik ervan wordt beoordeeld.”
Ik denk dan bij mijzelf: “Het blijft natuurlijk een gok. Zouden er met het geld niet beter alternatieve zonne-energie-centrales, die hun toepassing reeds hebben bewezen, kunnen worden gebouwd? Wel goed dat er bij het ITER-project nu beter zal worden gecontroleerd hoe er met onze belastingcenten wordt omgesprongen. Op geldverspilling zit natuurlijk niemand te wachten, maar daarvoor is wel heel wat expertise nodig van de zijde van de controleurs. Geen politici maar deskundigen.”

Foto 2. Bouwplaats ITER november 2015.Midden: fundatie reactor. Links: hal voor het wikkelen van de magneten.

Foto 2. Bouwplaats ITER november 2015.Midden: fundatie reactor. Links: hal voor het wikkelen van de magneten.

De ideale fusiereactor.
Als iemand nu eens in zijn gedachten een ideale fusiecentrale zou moeten construeren, dan zou hij dit ongeveer als volgt doen: In de eerste plaats neemt hij een hoeveelheid waterstof die groot genoeg is om door haar zwaartekracht bijeengehouden te worden; daardoor worden alle opsluitingsproblemen opgelost. De als gevolg van die gravitatie optredende samenpersing van deze bol waterstof zou de temperatuur en dichtheid ervan voldoende verhogen om de fusiereactie te ontsteken. Het evenwicht tussen de gravitatie en de inwendige druk zou automatisch de snelheid van de reactie vastleggen zodat een te traag verloop en een onbeheerst verloop beide uitgesloten zijn. Geen stabiliteitsprobleem!
In plaats van ingewikkelde afschermingen om de straling binnen te houden, zouden wij de straling tot een veilig niveau terugbrengen door deze kernreactor eenvoudig zo ver weg te plaatsen, laat ons zeggen een 150 miljoen kilometer, dat de resterende straling getolereerd kan worden. Bovendien zouden wij, in plaats van hoogspanningslijnen aan te leggen om de energie naar ons te transporteren, de energie gewoon in de vorm van stralingsenergie, warmte en licht, tot ons laten komen. En tot slot hoeven wij, ter bescherming tegen mogelijke verdwaalde protonen en neutronen uit de reactor, alleen nog maar een zwak magnetisch veld rondom ons aan te leggen waardoor deze deeltjes worden afgebogen, en een laag lucht om ze te absorberen.
De oplettende lezer zal natuurlijk al hebben herkend dat dit nu precies de soort van fusiereactor is die onze Schepper ons heeft verschaft, namelijk de zon. Hoe dankbaar dienen wij te zijn dat de wijze Maker en Bron van alle energie aan de bewoners van heel de aarde een onfeilbare, onbeperkte bron van energie heeft gegeven. En deze energie komt tot ons zonder dat wij er enige moeite voor hoeven te doen. En omdat de zon gratis is wordt ons geen maandelijkse rekening gepresenteerd. Een dergelijk ontwerp kan dan ook terecht Intelligent Design worden genoemd!

Bronnen: http://deredactie.be/cm/vrtnieuws/buitenland/1.2282202
http://finchannel.com/index.php/business/item/41796-eu-budget-management-innovation-agency-and-iter-project-fail-2013-discharge-test
Meer weten?
Hoe werkt de fusiereactie? Hoe komen we aan de ruwe materialen (de waterstof-isotopen Deuterium en Tritium)? Is het veilig? Deze vragen worden beantwoord in onderstaand kort filmpje. (engelstalig)


Lees ook mijn onderstaand artikel eens:
https://gervanpoelgeest.wordpress.com/2015/03/19/ontwerp-van-de-zon-is-heel-bijzonder/
Kijk ook eens op de site van ITER voor geactualiseerde gegevens over de bouw en daaraan gerelateerd nieuws:
http://www.iter.org//
Hieronder ten slotte nog een kort filmpje van NASA dat laat zien hoe het er op de zon toegaat.
http://www.natgeojunior.nl/filmpje/de-zon-van-dichtbij

Advertenties

Over gervanpoelgeest

gepensioneerd constructeur, natuurliefhebber
Dit bericht werd geplaatst in chemie, Intelligent Design, technisch, Video, Wetenschap, Zon, zonne-energie en getagged met , , , , . Maak dit favoriet permalink.