Strakkere controle nodig bij nieuwe binnenwand fusiereactor JET
Met een gloednieuwe binnenwand van wolfraam en beryllium reageert fusiereactor JET anders dan voorheen. Tijdens snelle verstoringen van het plasma wordt meer warmte naar de wand geleid, maar paradoxaal zorgen deze disrupties voor veel minder problemen bij het opnieuw opstarten van het plasma. Plasmafysicus dr. Peter de Vries van FOM-instituut DIFFER beschreef 22 november in het vakblad Plasma Physics and Controlled Fusion met een internationaal team de resultaten van een jaar experimenteren met JET. De experimenten met JET zijn een voorbereiding op onderzoek met de meer geavanceerde reactor ITER.
In het dorpje Culham onder Oxford staat de huidige wereldrecordhouder kernfusie, de reactor JET (Joint European Torus). In JET verhitten natuurkundigen een waterstofplasma tot een temperatuur van 150 miljoen graden, zó heet dat de atoomkernen samensmelten tot helium. JET is in een upgradecampagne van anderhalf jaar voorzien van een gloednieuwe binnenwand van beryllium en wolfraam, de materialen die JET's opvolger ITER ook zal bevatten. "De nieuwe wand heeft een enorme invloed op hoe JET zich gedraagt", stelt plasmafysicus Peter de Vries van FOM-instituut DIFFER. De Vries is permanent gestationeerd bij JET en leidt daar samen met een aantal van zijn co-auteurs de onderzoeksgroepen bij de fusiereactor.
Puffen
In Plasma Physics and Controlled Fusion beschrijven De Vries en collega's het effect van de nieuwe binnenwand op zogeheten disrupties, waarbij de opsluiting van het plasma opeens wegvalt. Door de beryllium/wolfraam-wand straalt er minder warmte weg en lekt er een groter deel direct naar de wand, die het daardoor zwaarder te verduren krijgt. Door bij zo'n warmtelek snel gas in te spuiten (puffen) straalt er weer meer warmte weg en verdeelt de hitte zich gelijkmatiger. Zo kan het JET-team voorkomen dat de wand beschadigd raakt.
De nieuwe binnenwand heeft ook een positief effect op het besturen van JET. Voorheen moest de binnenwand na een disruptie zorgvuldig worden geprepareerd, omdat de volgende ontlading anders minder goed verliep door vrijkomende vervuiling. De wand van wolfraam en beryllium lijkt daar een geen last van te hebben.
Testbed voor ITER
Tijdens de upgrade van anderhalf jaar kreeg JET een nieuwe binnenwand, opgevoerde verhitting en verbeterde meetsystemen: de reactor is weer helemaal bij de tijd. JET vestigde in 1997 al het wereldrecord fusievermogen, bijna break-even. In 2015 hopen onderzoekers dat record te verbeteren.
Door de uitbreidingen is JET nu een ideaal testbed voor de geavanceerde fusiereactor ITER, in aanbouw in Zuid-Frankrijk. ITER is ontworpen om als eerste fusiereactor ooit meer vermogen uit fusie op te wekken dan de reactor zelf verbruikt. Het ITER-vermogen van 500 MW is vergelijkbaar met een kleine kolencentrale; de reactor verbruikt zelf maar 50 MW.
Contact
Gieljan de Vries (030) 609 69 02 (Afdeling publieksvoorlichting, FOM-instituut DIFFER).