Je leest:

Plasma vangen als de aarde

Plasma vangen als de aarde

Auteur: | 21 december 2004

Heb je het over kernfusie, dan valt de term “een zon op aarde” al snel. Natuurkundigen van het MIT en Columbia University zoeken het wat dichter bij huis: ze willen gloeiend heet plasma net zo vangen als onze eigen aarde dat doet.

Komt die kernfusie nog een keer? De energiebron van de zon kan ook prima als aardse elektriciteitsvoorziening fungeren, maar voor het zover is, moet er nog een hoop werk gebeuren. Gloeiend heet waterstofplasma kun je namelijk niet zomaar in een stalen vat bewaren; dat zou meteen smelten. Gelukkig laat plasma zich prima met magneetvelden vangen. Natuurkundigen van MIT en Columbia University gaan dat effect toepassen in de testreactor LDX (Levitated Dipole Experiment), waarin ze het magnetische veld van de aarde nabootsen. Dat magneetveld heeft ongeveer dezelfde vorm als dat van een staafmagneet: een magnetische dipool. Onze aarde weet daarmee plasma van honderden miljoenen graden vast te houden.

De LDX-reactor in het Plasma Fusion and Science Center. In het reactorvat zweeft door magnetische ophanging een grote elektromagneet. Het veld van die elektromagneet, samen met het magneetveld van de ophangmagneten, vormt een gevangenis voor het superhete plasma. bron: Donna Coveney

Op honderden kilometers boven ons hoofd botst de zonnewind op het aardmagnetisch veld. De geladen deeltjes in de zonnewind zijn niets anders dan plasma: een gas waarin de atoomkernen en elektronen van elkaar zijn losgeslagen. Bewegende geladen deeltjes volgen magnetische veldlijnen: ze raken er als het ware in gevangen. In LDX gaat het magneetveld dezelfde vorm krijgen als het aardmagnetisch veld.

De magneetvelden in LDX moeten wel een stuk sterker zijn dan het aardmagnetisch veld. Dat weet namelijk wel plasma van miljoenen graden vast te houden, maar het gaat om een heel ijl plasma; de deeltjes hebben stuk voor stuk wel veel bewegingsenergie, maar het plasma als geheel oefent weinig energie uit. In een echte fusiereactor moeten druk en temperatuur gigantisch worden opgejaagd. Alleen onder zware dwang willen atoomkernen namelijk samensmelten. Bij die fusie komt gelukkig weer een hoop energie vrij. Natuurkundigen proberen al jaren een reactor te bouwen die zo zuinig is, dat er meer energie uit de fusie komt dan erin moet.

Animatie van het LDX-magneetveld. bron: LDX

Energievoorziening in een donut

LDX is niet ontworpen om een conventionele energiecentrale te vervangen. De reactor is een testmodel om een nieuwe manier van plasma-beheersing te testen. Ook op vol vermogen moet er meer energie de reactor in om de magneetvelden in stand te houden dan door kernfusie wordt geproduceerd. De grote uitdagingen voor het bouwen van een commerciele fusie-reactor zijn beperken van het warmteverlies en het in stand houden van de magnetische opsluiting.

Kernfusie in een echte energiecentrale laat voorlopig nog op zich wachten: de eerstvolgende stap in die richting is de internationale onderzoeksreactor ITER (International Tokamak Experimental Reactor).

De Tokamak-reactor JET (Joint European Torus) in Groot-Brittanie: in deze soort donutvormige reactoren houden magnetische veldlijnen het hete plasma van de wanden af. Grote uitdagingen voor het bouwen van een commerciele fusie-reactor zijn het warmteverlies en de stabiliteit van de magnetische opsluiting. bron: JETKlik op de afbeelding voor een grotere versie.

In ITER’s donutvormige opslagring moet voor het eerst meer fusieenergie vrijkomen dan de reactor zelf opslurpt. De centrale, de V.S., China, Japan, Zuid-Korea, Rusland en Europa aan bijdragen, komt óf in Japan of in Frankrijk te staan. Het land dat de prestigieuze opdracht binnenhaalt krijgt daarmee een waardevol onderzoekscentrum in handen, dat een hoop kennis en afgeleide werkgelegenheid oplevert. Japan, de V.S. en Zuid-Korea willen de reactor in het Japanse Rokkasho-Mura bouwen. China, Rusland en Europa zien ITER liever in het Franse Cadarache verrijzen. Zowel Japan als de E.U. hebben signalen afgegeven dat ze desnoods zonder steun van alle zes de partners een ITER willen bouwen.

Plasma in het aardmagnetisch veld

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 21 december 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.