Stellarator blijkt te werken

De Duitse stellarator Wendelstein-7x heeft meer weg van een buitenaards relict dan van een nieuwe energiebron. Toch is er een goede kans dat de negentien jaar en miljoen gewerkte uren leiden tot een overvloedige energiebron: kernfusie.

Kernfusie: schone kernenergie
Kernfusie berust op het principe, dat het energie oplevert om lichte atoomkernen samen te smelten tot iets zwaardere atoomkernen. Dit proces laat de zon, en de overige zichtbare sterren in de Hoofdreeks, schijnen. Anders dan kernsplijting, levert kernfusie weinig tot geen gevaarlijke neutronen of radioactieve afvalproducten. Meer informatie over methoden voor kernfusie in ons overzichtsartikel.

Wat is een stellarator?
De stellarator houdt net zoals de bekendere tokamak het plasma gevangen in een soort ring. Alleen is de ring van de stellarator zo geconstrueerd, dat het plasma alleen al door de magnetische velden op zijn plaats wordt gehouden. Bij een tokamak, waar de ring een simpele donutvorm heeft, wordt het magnetische veld zwakker aan de randen (waardoor het plasma weglekt en de elektrische stroom nodig is), bij een stellarator zijn de spoelen onderling zo opgesteld, dat de magneetvelden aan de rand van de plasmabundel sterker zijn en de plasmadeeltjes minder  snel weglekken. Er loopt geen elektrische stroom door het plasma. Dit maakt dat de stellarator compacter kan blijven dan een traditionele tokamak en, heel belangrijk, tot een half uur achter elkaar kan blijven werken. Erg handig als je stroom opwekt. De stellarator heeft ook enkele nadelen, zoals het veel sneller weglekken van plasma en het kronkelige pad, waardoor veel ‘Bremsstrahlung’ ontstaat: elk geladen deeltje dat van richting of snelheid verandert, geeft energie af in de vorm van elektromagnetische straling. Energie die je eerst moet toevoeren en de reden dat in het verleden de stellarator werd ingeruild voor de tokamak.

Wendelstein 7-X
De Duitse stellarator Wendelstein 7-x had eigenlijk al in 2006 operationeel moeten zijn, maar problemen met de spoelen stelden dit moment uit tot oktober 2015. De zeer complexe configuratie van stellarators – in dit ontwerp zijn er maar liefst vijftig magnetische spoelen – maken het lastig om problemen op te lossen, maar de sterk toegenomen rekenkracht van computers helpt. Na negentien jaar intensief ploeteren slaagde de eerste test: er ontstond heliumplasma, dat een half uur binnen de ring bleef. Begin 2016 starten de proeven met waterstof. Dan beginnen de eigenlijke fusie-experimenten pas.

Komt er nu overvloedige energie?
Ja, dat in ieder geval. De meest veelbelovende ontwikkeling, waar we ook zeker op kunnen rekenen is zonne-energie. In de tropen en subtropen is de zon nu al voordeliger dan fossiel. In de gematigde breedtegraden, zoals Noord-West Europa en het noordelijke deel van Noord-Amerika ligt de zaak complexer, maar ook hier wordt de zon steeds interessanter. Een werkende fusiereactor zou in het noordelijk deel van de wereld de energieproblemen overtuigend oplossen en onze afhankelijkheid van dictaturen als Saoedi-Arabië en Qatar drastisch verminderen. Immers, een fusiereactor werkt dag en nacht. Reden om ontwikkelingen als de stellarator goed in de gaten te houden. Wat hier op Visionair ook zal gebeuren.

Meer informatie
Feature: Germany fires up bizarre new fusion reactor – Science.org
Wendelstein 7-x – Max Planck Institut für Plasmaphysik