De belangrijkste kritiek op kernfusie was dat het enorme potentieel ervan als commerciële energiebron altijd net buiten bereik is geweest.

Maar een groep van de beste fusiewetenschappers en onderzoekers van het land heeft zojuist een rapport uitgebracht aan het ministerie van Energie waarin de VS wordt opgeroepen om tegen de jaren 2040 een fusieproeffabriek te bouwen. Het 80 pagina's tellende rapport, geschreven door het adviescomité van Fusion Energy Sciences, was twee jaar in de maak.

"Wat hier echt sterk uit voortkwam, is het echte gevoel dat de fusie-energiewetenschapsportfolio echt moet draaien in de richting van een energiemissie en de realisatie van die missie is de ontwikkeling en exploitatie van een fusie-proeffabriek in de jaren 2040, " zei Wayne Solomon, die als medevoorzitter van de commissie fungeerde. "Dat (streefdatum) is een lijn-in-het-zand soort ding."

Het rapport schetst een strategisch pad voor de VS, aangezien het kernfusie wil ontwikkelen als een vrijwel onbeperkte bron van koolstofvrije energie.

Kernfusie verschilt van splijting, dat is het proces dat wordt gebruikt in commerciële kerncentrales, zoals het nu gesloten San Onofre Nuclear Generating Station. Splijting splitst de kernen van atomen om energie te creëren, terwijl fusie ervoor zorgt dat waterstofkernen botsen en samensmelten tot heliumatomen die enorme hoeveelheden energie vrijgeven - in wezen dezelfde hoeveelheid energie die sterren aandrijft.

Fusietechnologie was van cruciaal belang bij de ontwikkeling van de waterstofbom in de jaren vijftig, maar een vreedzaam, commerciële toepassing van kernfusie als energiebron trekt al decennia lang wetenschappers aan.

Terwijl exploitanten van splijtingsinstallaties te maken hebben met radioactieve verbruikte splijtstof, of afval, dat blijft achter, de halfwaardetijd van de meeste radio-isotopen in fusie is minder dan tien jaar en de componenten die in een fusiereactor worden geactiveerd, zijn laag genoeg om binnen 100 jaar te worden gerecycled of hergebruikt.

Wanneer er een storing optreedt tijdens het fusieproces, het plasma koelt binnen enkele seconden af ​​en de reactie stopt, waardoor het risico van een kernsmelting of ongeval zoals die in Fukushima wordt voorkomen.

"Het heeft echt veel potentieel om in de energiebehoeften van de mensheid te voorzien, nu en in de toekomst, op een niveau dat waarschijnlijk niets anders kan, " zei Salomo, die ook directeur is van Wetenschap en Technologie voor Magnetische Fusie-energie bij General Atomics, het bedrijf uit San Diego dat al lang in verband wordt gebracht met fusieonderzoek.

Maar er bestaan ​​geen commerciële fusiereactoren. In feite, fusie-energie is slechts gedurende zeer korte perioden in het laboratorium opgewekt, wat leidde tot een wrange observatie door de jaren heen door sceptici dat fusie als elektriciteitsbron altijd 30 jaar verwijderd is.

in 2018, het Department of Energy riep de Fusion Energy Sciences Advisory Committee op om met een langetermijnstrategie voor fusie als energiebron te komen. De commissie heeft brede delen van de fusiegemeenschap bereikt en het rapport dat medio december uitkwam, heeft brede steun gekregen.

Naast de oproep voor een proeffabriek in de jaren 2040, de commissie beveelt experimentele faciliteiten aan om plasmawetenschap en -technologie beter te begrijpen.

Wat is plasma? Bij de extreme temperaturen die nodig zijn voor kernfusie, elektronen worden gescheiden van kernen en een gas wordt een plasma - een geïoniseerde toestand van materie. Fusie-energie en plasma's zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden, met een fusiereactor die een "brandend plasma" vereist dat in de kern is opgesloten en gecontroleerd.

Er zijn vorderingen gemaakt in de plasmawetenschap bij de DIII-D National Fusion Facility die General Atomics opereert als contractant voor het Department of Energy. Bij DIII-D, een donutvormige metalen vacuümkamer, een tokamak genaamd, is omgeven door ongelooflijk krachtige magneten. Brandstof bestaande uit waterstofisotopen kan worden omgezet in plasma door de brandstof te verhitten tot meer dan 150 miljoen graden Fahrenheit.

Bij ITER wordt veel meer vooruitgang op het gebied van kernfusie verwacht, een internationaal project van meerdere miljarden dollars in aanbouw in Frankrijk. De VS is een van de wereldwijde partners in het experiment - in feite, General Atomics levert een van de belangrijkste onderdelen van het project, die naar verwachting in december 2025 van start zal gaan.

Maar ITER zal de energie die het zal produceren niet vastleggen als elektriciteit. Liever, het hoopt de weg vrij te maken voor de ontwikkeling van toekomstige fusiecentrales.

Het rapport van het Adviescomité voor Fusion Energy Sciences roept op om voort te bouwen op wat er bij ITER zal worden geleerd.

"Dit is het moment om agressief over te gaan tot de inzet van fusie-energie, ", aldus het rapport, die unaniem werd goedgekeurd door de 22 leden van de commissie, waaronder twee leden uit San Diego:Solomon en Christopher Holland van UC San Diego.

Het rapport van de commissie waarschuwde dat de VS het risico lopen achterop te raken bij andere landen op het gebied van kernfusieonderzoek, ontwikkeling en bedrijfsvoering. Maar het gaf geen schatting van de kosten van een proeffusie-installatie en deed geen suggesties voor mogelijke locaties.

In dit vroege stadium is Solomon zei dat de commissie geen gok wilde wagen.

"Er zijn zeer uiteenlopende meningen over hoeveel een bepaalde faciliteit zou moeten kosten of wat de specifieke missie ervan zou moeten inhouden, "Salomo zei:"Dus hebben we besloten om die weg niet in te slaan."

Het rapport gaat nu naar het Fusion Energy Sciences-kantoor van het Department of Energy, die de aanbevelingen zal wegen en zal overwegen wat moet worden geïmplementeerd en welke financieringsverzoeken aan het Congres moeten worden ingediend.

Solomon zei dat het rapport "positieve feedback" heeft gekregen van stafleden op Capitol Hill. Er komt een verandering aan de top van het ministerie van Energie, met president-elect Joe Biden die de voormalige gouverneur van Michigan, Jennifer Granholm, nomineert als secretaris.

"Fusion heeft over het algemeen een sterke tweeledige steun gehad, "Zei Solomon. "En aangezien de nieuwe regering interesse heeft getoond in het aanpakken van klimaatverandering en dergelijke, Ik zou hopen en verwachten dat dit voortdurende steun zou krijgen."

2021 De San Diego Union-Tribune.
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.