Kernfusie is het proces waarbij twee atomen tot één worden gecombineerd, waarbij een grote hoeveelheid energie vrijkomt. Dit proces drijft de zon en de sterren aan. Wetenschappers werken aan de ontwikkeling van kernfusiereactoren die deze energie kunnen benutten voor gebruik op aarde.

De basisprincipes van kernfusie

Kernfusie vindt plaats wanneer de kernen van twee atomen worden gecombineerd om een ​​nieuwe, zwaardere kern te vormen. Hierbij komt een grote hoeveelheid energie vrij omdat de massa van de nieuwe kern kleiner is dan de som van de massa's van de twee oorspronkelijke kernen. Het verschil in massa wordt omgezet in energie volgens de beroemde vergelijking van Einstein, E=mc^2.

De hoeveelheid energie die vrijkomt bij kernfusie is veel groter dan de hoeveelheid energie die vrijkomt bij kernsplijting, het proces dat kerncentrales aandrijft. Dit komt omdat kernsplijting het splitsen van atomen inhoudt, terwijl kernfusie het samenvoegen van atomen inhoudt.

Hoe kernfusiereactoren werken

Kernfusiereactoren werken door waterstofgas tot extreem hoge temperaturen te verwarmen. Hierdoor vallen de waterstofatomen uiteen in elektronen en protonen. De protonen worden vervolgens versneld en met elkaar in botsing gebracht, waardoor ze samensmelten tot heliumatomen. Bij dit proces komt een grote hoeveelheid energie vrij in de vorm van warmte en licht.

De warmte en het licht van de kernfusiereactie kunnen worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Dit proces is vergelijkbaar met de manier waarop warmte en licht van de zon worden gebruikt om elektriciteit op te wekken in zonne-energiecentrales.

Uitdagingen van kernfusie

Er zijn een aantal uitdagingen die overwonnen moeten worden om kernfusiereactoren te ontwikkelen die commercieel levensvatbaar zijn. Deze uitdagingen omvatten:

* Het bereiken van temperaturen die hoog genoeg zijn om waterstofatomen te laten samensmelten

* Het plasma lang genoeg opsluiten om fusie te laten plaatsvinden

* Het verwijderen van de heliumas die wordt geproduceerd door de fusiereactie

* Materialen ontwikkelen die bestand zijn tegen de extreme omstandigheden in een fusiereactor

Vooruitgang op het gebied van kernfusiereactoren

Wetenschappers boeken vooruitgang bij het overwinnen van de uitdagingen van kernfusie. In 2018 bereikten onderzoekers van de Joint European Torus (JET) in het Verenigd Koninkrijk een recordbrekende fusiereactie die 59 megajoule aan energie produceerde. Dit komt overeen met de hoeveelheid energie die kan worden geproduceerd door het verbranden van ongeveer 14 liter benzine.

Hoewel dit een belangrijke prestatie is, is het nog lang niet de hoeveelheid energie die nodig zou zijn om een ​​commerciële fusiereactor van stroom te voorzien. Het is echter een teken dat er vooruitgang wordt geboekt en dat kernfusie op een dag een levensvatbare energiebron voor de wereld kan zijn.