Print deze pagina 2 september 1998 1998/09

Feestelijke sluiting van Nederlands enige tokamak

Na tien jaar het hart van het Nederlandse experimentele onderzoek aan kernfusie te zijn geweest, sluit op 18 september het Rijnhuizen Tokamak ¹⁾ Project (RTP). Europarlementariër Dr. Elly Plooij-van Gorsel ²⁾ (VVD) lost het laatste plasmaschot. In de wereldwijd unieke opstelling op het FOM-Instituut voor Plasmafysica Rijnhuizen in Nieuwegein is onder meer aangetoond dat plasma, het ijle gas dat ontstaat bij miljoenen graden verhitting, als een ui is opgebouwd uit verschillende lagen. Sommige lagen houden de warmte goed vast, andere niet. Dankzij dit inzicht kunnen onderzoekers effectiever zoeken naar manieren om het warmteverlies te beperken, een cruciaal punt in het fusie-onderzoek.

RTP, de enige tokamak in Nederland, combineert zeer gelokaliseerde verhitting met uiterst nauwkeurige temperatuurmetingen die bovendien op elke millimeter van de dertig centimeter grote diameter van het autobandvormige plasmavat kunnen worden uitgevoerd.

Hierdoor slaagde het RTP-team er in de warmtegeleiding door elektronen gedetailleerd in kaart te brengen. Warmtegeleiding is warmteverlies en dat is een probleem, want voor kernfusie moet de temperatuur gedurende een bepaalde minimale tijdsduur ten minste honderd miljoen graden Celsius bedragen. De warmtegeleiding die in tokamaks wordt gemeten is nu nog tien tot honderd keer zo hoog als de theoretische waarde. Plasma-onderzoekers namen altijd aan dat de temperatuur tussen de kern en rand van het vat geleidelijk afloopt. Deze veronderstelling blijkt een te vereenvoudigde voorstelling van zaken. RTP-onderzoek toont aan dat het warmteverlies tussen kern en rand van een tokamak niet geleidelijk optreedt, maar in sprongen. Het plasma blijkt opgebouwd als een ui, met schillen die goed en schillen die slecht warmte geleiden.

Dit verklaart mogelijk waarom het zo moeilijk is gebleken het warmtetransport te doorgronden. De fysische transportprocessen in de twee soorten lagen zijn wezenlijk verschillend. Het netto-effect is een mix, waardoor het warmtetransport onverwacht kan reageren op veranderingen in bijvoorbeeld temperatuur of dichtheid.

Het RTP-team is er in geslaagd de warmtegeleiding in plasma tijdelijk te manipuleren door de dikte van de slecht geleidende laagjes te vergroten of te verkleinen. Of het mogelijk is een dergelijke permanente toestand te creëren is nog onzeker, maar als dat zou lukken zou sprake zijn van een grote doorbraak.

De Nieuwegeinse fysici zetten hun werk voort aan TEXTOR, een tokamak in het Duitse Jülich met een diameter van 1,8 meter. Zij doen dat in samenwerking met Duitse en Belgische onderzoekers. De sluitingsceremonie vindt plaats op 18 september tussen 16.00 en 18.00 uur op het FOM-Instituut voor Plasmafysica Rijnhuizen in Nieuwegein. U bent van harte welkom. Voor aanmeldingen en meer informatie kunt u contact opnemen met dr. Noud Oomens van Rijnhuizen, tel.: (030) 609 68 25, of met drs. Huub Eggen van FOM, (030) 600 12 08.

Bij Jolanda Vernooij van FOM, tel. (030) 600 12 25, is vanaf maandag 7 september een persmap op te vragen, waarin ook enkele foto's zijn opgenomen.

¹⁾ Een tokamak is een reactor voor kernfusie. Bij kernfusie versmelten twee lichtere atoomkernen tot een zwaardere kern. Hierbij blijven geen radioactieve of anderszins vervuilende stoffen achter. Een fusie van 33 milligram deuterium, de hoeveelheid die in een liter zeewater aanwezig is, levert net zoveel energie op als de verbranding van 360 liter benzine. Vandaar dat kernfusie als een aantrekkelijk alternatief wordt gezien voor de huidige vormen van energievoorziening.

Kernfusie kan plaatsvinden als atomen volledig zijn geïoniseerd. De negatieve elektronen zijn dan niet meer gebonden aan een positieve kern. Kernen en elektronen vormen een ijl gas van vrij ten opzichte van elkaar bewegende deeltjes. In zo'n geval is sprake van een plasma. Voorbeelden van plasma's zijn de zon en een bliksemflits.

Om kernfusie te realiseren is een temperatuur van minstens honderd miljoen graden Celsius nodig. Verder moeten de druk en de warmte-isolatie voldoende hoog zijn. Het principe van een tokamak werd begin jaren vijftig bedacht door de beroemde Sovjet-dissident Andrej Sacharov en een collega. Een tokamak bestaat uit een vacuümkamer, de 'torus', in de vorm van een autoband. Om de torus zijn spoelen gewikkeld die een sterk magneetveld in de vacuümkamer opwekken. De torus zit weer om een poot van een transformatorjuk. Rond de poot is een stroomdraad gewikkeld. Wanneer hierdoor een stroom loopt, gaat ook door het plasma een stroom lopen. Door de weerstand die de stroom ondervindt, wordt het plasma verhit. Daarnaast wekt de plasmastroom een magneetveld op, dat het plasma bijeen houdt.

In Europa is het onderzoek naar kernfusiereactoren vrijwel geheel gericht op het ontwikkelen van een tokamakreactor. De grootste experimentele tokamak ter wereld, JET, staat in Engeland. JET heeft een diameter van drie meter. RTP is met een diameter van dertig centimeter één van de kleinste tokamaks ter wereld.

²⁾ Dr. Elly Plooij-van Gorsel is lid van de parlementaire commissie voor onderzoek, technologiebeleid en energie van het Europees Parlement en namens de Liberale Fractie woordvoerder op deze terreinen. Zij is voorts onder meer Lid van de Board of Directors of the European Energy Foundation.