Twente test kernfusiereactor

Nieuws | de redactie
9 maart 2007 | De onderzoeksgroep Lage Temperaturen van de UT gaat de supergeleidende kabels en draden, bestemd voor het grootste R&D-project ter wereld, 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. Kwalificatietests in een unieke testopstelling, waarin de kabels worden blootgesteld aan grote mechanische krachten bij extreem lage temperaturen, gaan uitsluitsel geven.


Supergeleidende magneten gaan ongeveer een derde deel uitmaken van de bouwkosten van de International Thermonuclear Reactor die in het Franse Cadarache gaat verrijzen: een experimentele reactor die 500 MegaWatt aan energie via kernfusie gaat leveren. 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 plasma waarin de kernfusie wordt opgewekt, 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 halen 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.

IJskoud persen
De stromen door deze kabels en de opgewekte magneetvelden hebben extreem hoge waarden: resp. vele tienduizenden ampères en 13 Tesla. Dat betekent dat er ook enorme krachten op de kabel worden uitgeoefend. De afzonderlijke draden waaruit een kabel bestaat, zijn al beschermd door een dikke stalen mantel, maar dan nóg worden ze door de krachten 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 dus het magneetveld waardoor ook het plasma uitdooft.

De European Domestic Agency, die verantwoordelijk is voor de Europese bijdrage aan ITER, kiest voor de Twentse groep omdat hier in de loop van de jaren een enorme kennis is opgebouwd over het gedrag van supergeleidende kabels en draden. De groep heeft hoog aanzien verworven
binnen het wereldwijde onderzoeksveld. Dankzij de opgebouwde ervaring hebben de onderzoekers belangrijke verbeteringen kunnen voorstellen voor het ontwerp van de kabels, om degradatie te voorkomen en de kabels op een bedrijfszekere en economisch gunstige manier te kunnen gebruiken tijdens de hele levensloop van de reactor. De eerste kabels volgens het Twentse model zijn al gemaakt.

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).

De testopstelling is ontwikkeld door onderzoekers van de onderzoeksgroep Lage Temperaturen van prof.dr. Horst Rogalla. De sterkstroomgroep die het ITER-project uitvoert maakt deel uit van het Institute for Mechanics, Processes and Control Twente (IMPACT) van de UT. Het testproject wordt geleid door ing. Arend Nijhuis.



Schrijf je in voor onze nieuwsbrief
«

ScienceGuide is bij wet verplicht je toestemming te vragen voor het gebruik van cookies.

Lees hier over ons cookiebeleid en klik op OK om akkoord te gaan

OK