Weblog


Tokamak - vrijdag 23 oktober 2020

Tokamak 
 
Hoe kunnen we zonder fossiele brandstoffen het nijpende energietekort oplossen? Is een wereld zonder broeikasgassen mogelijk? Kan kernenergie een hernieuwbare energiebron worden? Hoe komen we van ons kernafval af? Wanneer vliegen wij naar onze buurplaneten? Antwoorden op deze en andere vragen vinden we in nucleaire technologieën. 
 
Nucleaire fysici houden zich bezig met dit soort vraagstukken. Dankzij hun uitvindingen krijgen we ooit een kunstzon en een kernmotor voor ruimteschepen. Maar voorlopig is er op Aarde nog genoeg te doen: prangende milieu- en energievraagstukken zijn dichterbij dan het lijkt. De volgende generatie kan al met de gevolgen te maken krijgen. 
 
De mensheid is al sinds medio vorige eeuw actief op zoek naar oplossingen voor deze vraagstukken. Mensen als Igor Kurchatov en Andrey Sakharov zijn de grondleggers van de nucleaire ontwikkelingen in de voormalige Sovjet-Unie. Vandaag de dag zet een groot aantal mensen hun zaak voort en vormt het Russische staatsconcern "Rosatom”. Dit jaar viert de Russische nucleaire industrie haar 75e jubileum. In die tijd is naast defensieorders ook hard gewerkt aan andere minder bekende projecten, zoals: 

  • Kernenergie als hernieuwbare energiebron (zie eerdere bijdrage over "perpetuum mobile")
  • Atoomijsbrekers (voor het exploiteren van de Noordelijke Zeeroute)
  • Kernmotoren (om in de ruimte een nieuw thuis te vinden)
  • Tokamak 
 
Ongeveer 70 jaar geleden ontstond in de voormalige Sovjet-Unie het idee gebruik te gaan maken van een nieuwe en zeer vooruitstrevende energiebron, namelijk van ‘beheerste thermonucleaire synthese’, een proces waarbij de kernen van lichte atomen samensmelten, waardoor er een enorme hoeveelheid energie vrijkomt.
 
Door het maken van een ‘thermonucleaire reactor’ zou de mensheid toegang krijgen tot een onuitputtelijke energiebron; de brandstof voor een dergelijke installatie zijn immers waterstofisotopen die praktisch onbeperkt aanwezig zijn op onze planeet. Bovendien is deze energiebron milieuvriendelijk, aangezien een thermonucleaire reactor geen broeikasgassen uitstoot en geen radioactief afval produceert. 
 
In de natuur bestaat zo’n thermonucleaire reactor al, namelijk onze zon. De waterstofkernen in deze ster smelten samen tot helium, waardoor er energie vrijkomt. Om een kunstzon (tokamak) na te maken, moet deze reactie op Aarde worden herhaald. Daarvoor moet gas (dat in plasma verandert) worden opgewarmd tot 300 miljoen graden (20 keer hoger dan de temperatuur in de kern van de zon). 
 
Door dat idee werden de Sovjetfysici Andrey Sakharov en Igor Tamm geïnspireerd. In 1951 hebben zij de theoretische basis gelegd voor een thermonucleaire reactor waar plasma de vorm zou hebben van een ‘torus’ en vastgehouden zou worden door een magneetveld. Zij hebben eveneens de eerste modellen berekend van een magnetische thermonucleaire reactor die vervolgens omgevormd werd tot een zogenaamde ‘tokamak’ (torusvormige kamer met magnetische spoelen). 
 
Het grote potentieel van een ‘tokamak’ werd niet alleen in de Sovjet-Unie ingezien, maar over heel de wereld. Sinds de eerste ‘tokamak’ in de USSR (62 jaar geleden) zijn er meer dan 300 thermonucleaire reactoren van dit type in de wereld verschenen. 
 
Uiteraard gaan de ontwikkelingen op het gebied van ‘beheerste thermonucleaire synthese’ niet snel. Veel moet opnieuw worden uitgevonden. Om ervoor te zorgen dat de mensheid in de toekomst zonder energietekort en zonder kernafval op Aarde kan blijven leven, hebben specialisten decennia nodig om thermonucleaire reactoren te ontwikkelen en te testen. Volgens de laatste voorspellingen zou thermonucleaire energie tegen het eind van deze eeuw in ons dagelijks leven kunnen zijn ingevoerd. 


Terug naar de vorige pagina >