Je leest:

UT test kabels kernfusiereactor

UT test kabels kernfusiereactor

In het Zuid-Franse Cadarache moet de eerste energie-leverende fusiereactor ter wereld verschijnen: ITER. De Universiteit Twente gaat de supergeleidende kabels van die installatie testen.

De onderzoeksgroep Lage Temperaturen van de Universiteit Twente gaat supergeleidende kabels en draden, bestemd voor de kernfusiereactor ITER, aan zware tests onderwerpen. Het succes van kernfusie valt of staat met kabels die minimale verliezen hebben en die niet slechter gaan presteren na verloop van tijd. De Twentenaren gaan de supergeleidende kabels in een testopstelling bij extreem lage temperatuur onderzoeken.

De supergeleidende kabels voor toepassing in ITER: voorzien van een stalen mantel (links) en uiteengerafeld in honderden afzonderlijke draden (rechts). bron: Jan Hesselink.

Supergeleidende magneten zijn goed voor een derde van de bouwkosten van de International Thermonuclear Reactor (ITER), die in het Franse Cadarache gaat verrijzen. ITER is een experimentele reactor die 500 MegaWatt aan energie via kernfusie moet leveren uit hetzelfde proces dat de zon van energie voorziet.

In november 2006 hebben de deelnemende landen –de EU, China, India, de Russische Federatie, Korea, Japan en de VS- de contracten ondertekend voor de bouw van deze reactor. Parallel hieraan hebben de landen van de G8 kernfusie als duurzame vorm van energie-opwekking hoog op de agenda gezet.

De magneten zijn cruciaal om het fuserende plasma in bedwang te houden. Ze bestaan uit reusachtige spoelen van supergeleidende kabels. Treden er te veel wisselstroomverliezen op tijdens het regelen van de magneten of nemen de prestaties van de kabels na verloop van tijd af, dan produceren ze de vereiste magneetvelden niet. Het goed functioneren van de reactor staat dan op het spel.

Vanuit de verschillende deelnemende landen aan ITER komen referentiekabels, die stuk voor stuk door de Twentse onderzoekers worden getest. Een enkele test neemt ongeveer twee weken in beslag.

Een stuk kabel wordt in de pers geschoven, vervolgens wordt de hele opstelling in een cryostaat (een ‘grote thermosfles’) geplaatst en afgekoeld tot nabij het absolute nulpunt. Daarna wordt de kabel dagenlang op de proef gesteld. bron: Jan Hesselink.

IJskoud persen

De supergeleidende kabels gaan enorme stromen en magneetvelden controleren: vele tienduizenden ampères en 13 Tesla. Dat betekent dat er ook enorme kracht op de kabel staat. De losse draden in elke kabel zijn al beschermd door een dikke stalen mantel, maar dan nóg worden ze door de magneetkrachten samengeperst. Die krachten bootsen de onderzoekers nu in het lab na.

De kabel wordt daarvoor afgekoeld tot 4,2 Kelvin (min 269 graden Celsius): dat is de normale bedrijfstemperatuur. Een forse pers klemt de draden samen en vervolgens is te meten welke invloed de krachten hebben op de verliezen en uiteindelijk ook op de stroomvoerende eigenschappen van de kabel. Zou de temperatuur door de verliezen te veel stijgen, dan raken de draden onmiddellijk hun supergeleidende toestand kwijt – de elektrische weerstand is niet langer nul – en verdwijnt het magneetveld. In de reactor zou het plasma dan uitzetten, afkoelen en uitdoven; de fusiereactie ligt stil.

Dwarsdoorsnede van de ITER-reactor. bron: ITER.org. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Duurzame energie-opwekking

Kernfusie wordt gezien als één van de antwoorden op het energievraagstuk en de opwarming van de aarde: het is schoon, veilig en duurzaam, en produceert, in tegenstelling tot kernsplijting, alleen kortlevend radioactief afval. De energie wordt gehaald uit het laten samensmelten van lichte atoomkernen tot zwaardere, in een plasma bij extreem hoge temperaturen. Kernfusie is de energiebron van de zon en de sterren. De brandstof is, anders dan bij fossiele brandstoffen, zo goed als onuitputtelijk en bestaat uit deuterium en tritium (waterstof met één resp. twee neutronen).

Zie verder

Dit artikel is een publicatie van Universiteit Twente (UT).
© Universiteit Twente (UT), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 06 maart 2006

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.