Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe ver is kernfusie-energie gekomen? We zouden op een keerpunt voor de technologie kunnen staan

Kernfusiekracht is het proces waarbij twee of meer atoomkernen worden gecombineerd tot één enkele zwaardere kern, waarbij een grote hoeveelheid energie vrijkomt. Dit proces drijft de zon en de sterren aan.

Al tientallen jaren proberen wetenschappers kernfusie-energie te benutten voor gebruik op aarde. De technologie is echter uiterst complex en moeilijk te controleren. Er zijn de afgelopen jaren enkele veelbelovende doorbraken geweest, maar we zijn nog ver verwijderd van commercieel levensvatbare kernfusie-energie.

Hier is een tijdlijn van enkele van de belangrijkste mijlpalen in de geschiedenis van kernfusie-energie:

* 1920: De Britse natuurkundige Sir Arthur Eddington stelt dat de energie van de zon wordt geproduceerd door kernfusie.

* 1938: De Duitse natuurkundigen Carl Friedrich von Weizsäcker en Hans Bethe ontwikkelen de theorie van kernfusie.

* 1952: De Verenigde Staten voeren de eerste thermonucleaire explosie uit, een vorm van kernfusie.

* 1968: De Joint European Torus (JET) wordt gebouwd in het Verenigd Koninkrijk. JET is een tokamak, een soort magnetisch opsluitingsapparaat dat wordt gebruikt om kernfusiereacties te controleren.

* 1991: De Internationale Thermonucleaire Experimentele Reactor (ITER) wordt voorgesteld. ITER is een veel grotere en krachtigere tokamak dan JET, en men hoopt dat het netto energiewinst kan opleveren, wat betekent dat het meer energie zal produceren dan het verbruikt.

* 2006: De bouw van ITER begint.

* 2025: ITER zal naar verwachting worden voltooid.

De vooruitgang van kernfusie-energie werd gekenmerkt door zowel successen als tegenslagen. Er zijn de afgelopen jaren enkele veelbelovende doorbraken geweest, maar we zijn nog ver verwijderd van commercieel levensvatbare kernfusie-energie. De potentiële beloningen zijn echter enorm. Als we met succes kernfusie-energie kunnen benutten, zou dit een veilige, schone en overvloedige energiebron voor de wereld kunnen zijn.

Hier zijn enkele van de uitdagingen die moeten worden overwonnen om commercieel levensvatbare kernfusie-energie te realiseren:

* De hoge temperaturen die nodig zijn voor kernfusie. De temperaturen die nodig zijn voor kernfusie zijn zo hoog dat ze de materialen kunnen beschadigen die gebruikt zijn om de reactor te bouwen.

* De noodzaak om het plasma onder controle te houden. Het plasma is een heet, geïoniseerd gas dat wordt gebruikt om kernfusiereacties uit te voeren. Het is buitengewoon moeilijk om het plasma onder controle te houden en te voorkomen dat het de wanden van de reactor raakt.

* De hoge kosten van het bouwen van een kernfusiereactor. Kernfusiereactoren zijn uiterst complex en duur om te bouwen. De kosten voor de bouw van ITER worden geschat op ongeveer 20 miljard dollar.

Ondanks deze uitdagingen groeit het optimisme dat kernfusie-energie eindelijk binnen handbereik is. De afgelopen jaren zijn er enkele grote doorbraken op dit gebied geweest en er is inmiddels veel internationale samenwerking op het gebied van kernfusieonderzoek. Als we vooruitgang kunnen blijven boeken, kunnen we in de komende decennia commercieel levensvatbare kernfusie-energie zien.