DIFFER werkt aan plasma-controlesysteem voor fusiereactor ITER
Met de internationale kernfusiereactor ITER willen onderzoekers vanaf 2020 de motor van de zon en sterren temmen als schone aardse energiebron. Om het hete fusieplasma gecontroleerd op te starten, in de juiste staat te krijgen en in toom te houden tijdens ongeplande gebeurtenissen is ITER voorzien van een geavanceerd controlesysteem. Plasmafysicus prof.dr. Marco de Baar kreeg van ITER de opdracht om de details van dit controlesysteem uit te werken.
De Baar is groepsleider bij FOM-instituut DIFFER, het Dutch Institute for Fundamental Energy Research, en deeltijd hoogleraar aan de Technische Universiteit Eindhoven.
Plasma beheersen voor fusie-energie
De zon en sterren wekken energie op uit fusie door bij een enorme temperatuur waterstof samen te smelten tot helium. In fusiereactoren op aarde vindt fusie bij honderden miljoenen graden plaats in een geladen gas (plasma) van waterstofisotopen. In een fusiereactor houden sterke magneetvelden het plasma van de reactorwand, maar succesvol bedrijf vraagt méér dan die magnetische kooi. Om het hete fusieplasma in bedwang te houden en het gebruik van de fusiebrandstof te optimaliseren is een reactor voorzien van een geavanceerd controlesysteem.
Eerste plasma-controlesysteem specificeren en plannen
Plasmafysicus prof.dr. Marco de Baar kreeg van ITER de opdracht om de systeemeisen voor het controlesysteem voor het eerste plasma van ITER te specificeren en te vertalen naar een planning. De Baar onderzoekt en ontwikkelt geavanceerde controlesystemen voor fusiereactoren. Hij werkt in deze opdracht samen met ITERs plasma operations expert dr. Joe Snipes. De samenwerking onderstreept dat FOM en de TU/e een brug hebben geslagen tussen fundamentele fysica en control engineering.
"Voor control engineers is het ITER-plasma een geweldig vraagstuk om je tanden in te zetten. Het uiteindelijke controlesysteem van ITER zal razend complex zijn", aldus De Baar. "Met 20 actuatoren en 50 sensoren moet de ruimtelijke verdeling van een groot aantal plasmaparameters worden gecontroleerd, of zelfs de tijdsevolutie ervan. Ook moet het systeem mogelijke verstoringen onderdrukken en anticiperen als het systeem in de buurt van bedrijfslimieten komt. Een belangrijke rol in dit alles is de ontwikkeling van snelle dynamische modellen die in real-time of zelfs sneller de toestand van het plasma kunnen voorspellen. Daarnaast is er ook veel te verdienen in de ontwikkeling van betere sensoren."
"Maar," stelt De Baar, "zo gecompliceerd beginnen we natuurlijk niet. Voor het eerste plasma zijn de systeemeisen een stuk bescheidener, al moet de architectuur die we opzetten wel zijn uit te breiden tot het uiteindelijke plasmacontrolesysteem".
Contact
Prof.dr. Marco de Baar, +31 (0)40 247 28 39, Twitter: @marcodebaar
Over ITER
In het internationale fusieproject ITER werken wetenschap en bedrijfsleven samen om de technische haalbaarheid van fusie als energiebron aan te tonen. De fusiereactor ITER is ontworpen om tien keer méér vermogen uit fusie op te wekken als de reactor zelf nodig heeft: 500MW tegen 50 MW. Zeven partijen (de EU, VS, Rusland, Japan, China, India en Zuid-Korea) bouwen ITER in het Zuid-Franse Cadarache. Het totale budget is 15 miljard euro en het eerste plasma is gepland in 2020.