Kernfusie lijkt de energiebron van de toekomst: goedkoop, onbeperkt beschikbaar, zonder straling én duurzaam. Maar die belofte klinkt al jaren. Is kernfusie wel een realistisch alternatief? Quest bezocht een fusiereactor in aanbouw om dat te ontdekken.
Weet jij wat milieuvriendelijk is? Doe deze test van Quest
Voorlopig is het nog een betonnen skelet, maar over zes jaar moet het 150 miljoen graden warm zijn in het Zuid-Franse Saint-Paul-lès-Durance. Dat is heter dan de zon, en dat gewoon op aarde. Op deze plek wordt gewerkt aan de toekomstige kernfusiecentrale ITER, die een duurzaam alternatief voor kernsplijting belooft te bieden.
Kernfusie kan duurzame energie opleveren uit een makkelijk verkrijgbare brandstof, zonder langdurig stralingsgevaar (zoals bij de huidige kerncentrales). Grootschalige inzet van kernfusie zou op papier zelfs een einde kunnen maken aan het klimaatprobleem. Maar hoe realistisch is dat?
Technisch vol uitdagingen
Kernfusie is vreselijk ingewikkeld, benadrukt Akko Maas, senior ingenieur bij ITER. "Het is een van de grootste uitdagingen van de mensheid." Bij kernfusie smelten de kernen van twee waterstofmoleculen samen, waardoor ze een nieuwe stof vormen: helium. Daarbij komt een enorme hoeveelheid energie vrij: 1 gram waterstof kan evenveel energie opleveren als 4.000 kilogram olie. Hetzelfde proces maakt de zon al 4,6 miljard jaar tot een stralende lichtbal. Die enorme hoeveelheid energie zouden we ook op aarde goed kunnen gebruiken.
Het fusieproces uit de zon op aarde nabootsen, dat vraagt nogal wat. Er is een kookpot voor atomen nodig, waar onder immense druk en extreme hitte kernfusie plaatsvindt. Een temperatuur van 150 miljoen graden tegenhouden lukt niet met een teflonlaagje, of welk ander materiaal dan ook. De waterstofmoleculen die worden gebruikt voor kernfusie moeten daarom rondzweven in een zogeheten vacuüm, zonder dat ze de randen van de ruimte raken. Enorme elektromagneten moeten de waterstofmoleculen van de randen van die kookpot weghouden.
Complex bouwproject
Het lastige is dat de magneten juist een intens lage temperatuur vereisen: -270 graden Celsius. Bij extreem lage temperaturen hebben sommige materialen namelijk geen elektrische weerstand. Zulke 'supergeleiding’ is ideaal voor elektromagneten, want die worden sterker naarmate er meer elektriciteit doorheen stroomt. Alleen als de elektriciteit ongehinderd kan stromen, kunnen de magneten genoeg kracht leveren om de rondschietende heliummoleculen te beteugelen. Kernfusie vereist dus een zonneoven verpakt in een vrieskist vol magneten, een enorme technische uitdaging.
Aan de fusiereactor wordt al jaren gewerkt, en officieel is de bouw over de helft. Maar als je in het hart van de reactor staat, is daar weinig van terug te zien. Veel werk gebeurt dan ook buiten het zicht. Aan de benodigde kernmagneet wordt gesleuteld in de VS en Japan en de beschermende binnenwand moet onder andere uit China en Rusland komen. Per schip zullen die naar Frankrijk gebracht worden en dan met enorme kranen in de reactorkern worden gehesen. De onderdelen komen van over de hele wereld, omdat alle internationale grootmachten een steentje bijdragen aan het project. In 2025 is de fusiereactor als het goed is af.
Energie vraagt energie
Is kernfusie op aarde dan mogelijk? Jazeker, maar dat is al eerder aangetoond, in laboratoria. Alleen kost fusie tot nog toe meer energie dan het oplevert. Ook ITER zal in de praktijk meer verbruiken dan het oplevert. Als de reactor draait, jaagt hij er evenveel stroom doorheen als een stad met drie miljoen inwoners.
De fusiereactie zal 500 megawatt aan energie opleveren, evenveel als een middelgrote kolencentrale. Maar omdat het een experimentele reactor is, komt die energie nog niet in het elektriciteitsnet terecht. Toch is ITER belangrijk om de mogelijkheden van kernfusie te bewijzen, benadrukt Maas.
ITER heeft alleen als doel om te bewijzen dat grootschalige fusie mogelijk is. Volgens planning lukt dat in 2035. Een volgende kernfusiecentrale moet dan echt stroom opwekken. Dat gebeurt volgens planning in 2050. Vanaf dan kan kernfusie een onderdeel worden van het energievraagstuk. Als alles goed gaat, tenminste. Voor de korte termijn biedt kernfusie dus in elk geval geen duurzame oplossing.
