Nieuw ontwerp voor kernfusiereactoren van de toekomst

16 oktober 2018, 12:43
ARC-model van een compacte kernfusiereactor. Afbeelding: MIT / Alexander Creely
ARC-model van een compacte kernfusiereactor. Afbeelding: MIT / Alexander Creely
Een door industriële onderzoekers ondersteund klasseproject aan het MIT heeft geleid tot een innovatieve oplossing voor één van de grootste problemen voor de inzetbaarheid van kernfusiecentrales: Het gaat om het afvoeren van overtollige warmte, die structurele schade aan de installatie zou veroorzaken.

De nieuwe oplossing voor compacte fusiereactoren maakt gebruik van elektromagneten met supergeleiders die werken bij hoge temperaturen. Er is een spin-off opgericht voor het verder ontwikkelen voor praktische toepassing en het beoordelen van de economische haalbaarheid. In tegenstelling tot gewone fusiereactoren is het bij deze oplossing mogelijk bij het inwendige van de reactor te komen om kritische componenten te vervangen, wat ook heel belangrijk is voor het economisch inzetten van het systeem. Het nieuwe principe wordt beschreven in een artikel in het tijdschrift Fusion Engineering and Design. In principe werkt de warmteafgifte uit een kernfusiereactor op dezelfde manier als het uitlaatsysteem van een auto. Maar de „uitlaat“ is veel langer en breder dan bij de huidige fusiesystemen, waardoor het de overtollige warmte veel effectiever afvoert.

Met het nieuwe voorstel van MIT moet de mogelijkheid van praktische inzetbaarheid van fusie-energie dichterbij komen. Maar nog niet alle vragen rond het afvoeren van de warmte van het superhete plasma zijn opgelost. Het grootste deel van de in een kernfusiereactor opgewekte energie wordt in de vorm van neutronen afgegeven aan de zogenaamde deken, een materiaal dat het plasma omgeeft. Deze warmte kan worden gebruikt voor het aandrijven van een turbine. Maar ongeveer 20 procent van de energie ontstaat in het plasma zelf. Als we willen verhinderen, dat de materialen waar de reactiekamer van is gemaakt smelten, moeten we die hitte afvoeren, want geen enkel materiaal kan tegen de hitte van miljoenen graden die anders ontstaat. Sterke magneten moeten verhinderen, dat het plasma ooit in direct contact komt met de binnenwanden van de fusiekamer. Bij normale fusiereactoren wordt met aparte magneten plasma naar een zijkamer geleid voor het afvoeren van overtollige warmte. Maar in compacte systemen is die oplossing niet te gebruiken.

Met het nieuwe principe zouden veel kleinere reactoren met een vergelijkbaar vermogen te realiseren zijn. Bij gewone fusiereactoren liggen de secundaire magneetspoelen buiten de primaire. Daarom moeten de secundaire spoelen groot en krachtig geconfigureerd zijn, om het magneetveld te laten doordringen tot de reactiekamer. Helaas maakt dat het nauwkeurig besturen van de vorm van het plasma onmogelijk. De effectiviteit van het nieuwe ontwerp is met simulaties aangetoond.
 
Bron: MIT News
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items