Koude kernfusie iets dichterbij?

Twintig jaar geleden beweerden wetenschappers uit de Amerikaanse staat Utah dat ze kernfusie op kamertemperatuur konden bewerkstelligen – iets dat aanvankelijk met enthousiasme maar later met vooral veel scepsis werd ontvangen. Nu laat een Californische onderzoeksgroep plaatjes zien waarop het bewijs van koude fusie in het twintig jaar oude experiment te zien zou zijn. Wetenschappers zijn het erover eens dat het er veelbelovend uit ziet – maar is het kernfusie?

door

Nu de oliebronnen opdrogen en overal ter wereld wetenschappers hard zoeken naar zuinige nieuwe energiebronnen, is de interesse in kernfusie weer volop aangewakkerd. Een wereldwijde samenwerking van onderzoekers bouwt een test-centrale waarin voor het eerst energie zal worden opgeleverd door kernfusie in een gloeiend heet plasma. Maar het zou nog veel mooier zijn als een kernfusiereactie op kamertemperatuur kan worden opgestart, er zijn namelijk nog veel problemen bij het werken met plasma en het kost veel energie om zo’n centrale op te starten en draaiend te houden. Fusie op kamertemperatuur, koude kernfusie, is een van de heilige gralen van de moderne natuurkunde. Verscheidene keren hebben onderzoekers al beweerd dat ze koude fusie uit konden voeren, maar tot nu toe is er nog niet een van die methoden bewezen.

Als een deuterium-atoom (2H) op een tritium-atoom (3H) botst, kunnen de twee fuseren tot een helium-atoom. Daarbij komt energie vrij, een een hoog-energetisch neutron.
Illustratie: Wikimedia Commons

Twee Amerikaanse natuurkundigen, Martin Fleischmann en Stanley Pons, dachten in maart 1989 dat ze koude kernfusie hadden aangetoond. Helaas bleek het experiment waarin ze hun resultaat hadden behaald niet herhaalbaar te zijn – de twee hadden een fout gemaakt, al dan niet per ongeluk. Maar deze maand, precies twintig jaar later, presenteert de Californische onderzoekster Pamela Mosier-Boss de resultaten van een meting aan een soortgelijk systeem waarin duidelijk te zien is dat er wel neutronen worden geproduceerd bij de reactie. In een eenvoudige detector die bij het experiment werd gehouden zijn minieme putjes te zien, die alleen maar kunnen ontstaan als er hoog-energetische neutronen inslaan. En dat soort neutronen zijn een kenmerkend reactieproduct van kernfusie. Bovendien waren de putjes niet te vinden toen het zware water (deuterium) in het experiment werd vervangen door gewoon water, dat veel minder geschikt is voor kernfusie.

Volgens Pamela Mosier-Boss en haar onderzoeksgroep zijn deze drie micrometer-grote putjes het bewijs dat er in hun experiment kernfusie plaatsvindt. Als een deuterium-atoom met een tritium-atoom fuseert, komt daarbij een hoog-energetisch neutron vrij. Dat neutron maakt op het plastic van de detector drie alfa-deeltjes los, die verantwoordelijk zijn voor de putjes. Illustratie: Pam Boss, Space and Naval Warfare Systems Center

Toch worden deze onderzoeksresultaten met minder euforie ontvangen dan het werk van twintig jaar geleden. Hoewel veel natuurkundigen aangeven dat ze het een veelbelovend onderzoek vinden, is er ook kritiek op de conclusies. Die zijn te voorbarig, aldus veel anderen in hetzelfde veld. De hoeveelheid energie die nodig is om kernfusie op gang te brengen kan namelijk niet eenvoudig gevonden worden in het systeem van de Californische onderzoekers. Bovendien bestaan er andere, laag-energetische processen, waarbij de gedetecteerde neutronen geproduceerd zouden kunnen worden. Een ander proces dat voor de neutronen zou kunnen zorgen is de aanwezigheid van hoog-energetische elektronen die een neutron uit de kern van een atoom los kunnen schieten. Die hoog-energetische elektronen zouden kunnen ontstaan als de energie zich ophoopt op het ruwe oppervlak van de elektrode.

Hoewel het experiment van Mosier-Boss dus mooi, goed uitgevoerd en verrassend is, is de kans dat ze echt koude kernfusie heeft waargenomen niet zo heel groot. Toch zullen er uiteraard uitgebreidere experimenten volgen om erachter te komen welk proces verantwoordelijk is voor de neutronen-putjes.

Zie verder: