Je leest:

Twin Towers verzwakten net als wandmateriaal fusiereactor

Twin Towers verzwakten net als wandmateriaal fusiereactor

Auteur: | 15 september 2008

Het instorten van de New Yorkse Twin Towers had dezelfde reden als het verzwakken van de wanden van een kernfusiereactor. Tot die conclusie kwamen materiaalonderzoekers van de United Kingdom Atomic Energy Agency (UKAEA). Het was al langer bekend dat de Twin Towers konden instorten doordat het stalen frame heet werd en verzwakte, zoals ook in een kernfusiereactor staal blootstaat aan bijzonder hoge temperaturen, wat leidt tot schade. Maar hoe dat precies gebeurde, was tot nu toe een raadsel.

Dr. Sergei Dudarev heeft onderzocht wat er in staal verandert als het warmer wordt dan 500 graden, en hij heeft een duidelijke verklaring gevonden voor de materiaalzwakte. In koud staal zijn de metaalatomen verdeeld in kleine groepjes, waarin het magneetveld van alle atomen dezelfde kant op wijst. Minimagneetjes, als het ware, waarvan de magnetische velden elkaar op grotere schaal uitdoven. Die ordening verdwijnt als de atomen heel heet worden, en dat verandert de structuur van het staal. De magnetische ordening van staal is verantwoordelijk voor zijn grote sterkte, en verlies van die ordening zorgt ervoor dat het metaal sneller buigt en breekt.

Bij de terroristische aanslagen op 11 september 2001 is het stalen skelet van de Twin Towers op die manier verzwakt. Het waren dus niet direct de vliegtuigen die ertoe leidden dat de torens in konden storten, maar de hitte van de brand die door de vliegtuigen werd veroorzaakt.

De New Yorkse Twin Towers konden bij de terroristische aanslagen van 11 september 2001 instorten doordat hun metalen frame verzwakte. Dat kwam door de grote warmte die bij de branden ontstond. Bron: Echonews.com

De torens waren trouwens niet Dudarev’s eigenlijke onderzoeksobjecten. Zijn onderzoek richt zich in eerste instantie op materialen waarvan kernfusiereactoren gebouwd kunnen worden. Het is van belang dat de reactorwanden hele hoge temperaturen kunnen weerstaan zonder kapot te gaan. In een fusiereactor zit een heet, geladen gas (plasma) van waterstof gevangen in magneetvelden. Bij temperaturen van 150 miljoen graden smelten waterstofkernen samen en komt energie vrij. Dat is de energiebron van de zon en wetenschappers dromen ervan die in te kunnen zetten als schone, onuitputtelijke energiebron op aarde. Een kooi van magneetvelden zorgt ervoor dat het plasma niet in direct contact komt met de reactorwand, maar die krijgt desalniettemin toch hoge temperaturen te verwerken.

Nu Dudarev’s onderzoek meer licht heeft geworpen op de verzwakking van gewoon staal, kan er gewerkt worden aan een nieuw soort staal, dat beter bestand is tegen hitte. “Als we begrijpen hoe materialen zich gedragen, kunnen we het juiste recept vinden om staal sterker te maken bij hoge temperaturen”, vertelt de onderzoeker, “Ik dacht dat het nuttig zou zijn de data voor een reactorwand te vergelijken met het verzwakkende skelet van de Twin Towers. Maar ik was echt verbaasd toen bleek dat de twee grafieken van verzwakkend staal bijna precies op elkaar pasten.”

In een kernfusiereactor, zoals de EFDA-JET in Engeland, te zien op deze foto, krijgen de wanden enorme temperaturen te verduren. Dr. Sergei Dudarev heeft ontdekt wat er met staal gebeurt als het heel heet wordt. Nu dat proces bekend is, kan er aan een materiaal worden gewerkt dat wel bestand is tegen extreme hitte. Bron: EFDA-JET

Als er een metaal wordt ontwikkeld dat goed tegen extreme hitte bestand is, kan iedereen daarvan profiteren. Hoge gebouwen kunnen steviger gebouwd worden, zodat ze bij brand niet instorten. Maar ook voor de toekomst van kernfusie is een hittebestendig metaal goed nieuws. In het Zuid-Franse Cadarache wordt bijvoorbeeld gebouwd aan een onderzoeksreactor, ITER. Ook Nederlandse wetenschappers van het instituut voor plasmafysica in Rijnhuizen werken daaraan mee. ITER moet de eerste fusiereactor worden die meer energie oplevert dan verbruikt. En een stevige wand is een belangrijke vereiste daarvoor.

Zie verder:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 september 2008

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.