Kernfusie is een proces waarbij twee lichtere atoomkernen samen worden gevoegd tot een zwaardere kern, waarbij een enorme hoeveelheid energie vrijkomt. Dit proces drijft de sterren, inclusief onze zon, en wordt beschouwd als een mogelijke oplossing voor de toekomstige energiebehoeften van de mensheid. Hier zijn 15 fascinerende weetjes over kernfusie die je misschien nog niet wist.
1. Kernfusie is de energiebron van sterren
Kernfusie is het proces dat de zon en andere sterren voedt. In het binnenste van de zon worden enorme hoeveelheden energie geproduceerd door de fusie van waterstofkernen tot helium. Deze energie wordt vrijgegeven in de vorm van licht en warmte, wat de basis vormt van het leven op aarde.
2. Kernfusie produceert bijna geen schadelijke afvalstoffen
In tegenstelling tot kernsplijting, dat radioactief afval produceert dat duizenden jaren schadelijk kan blijven, produceert kernfusie zeer weinig afval. Het belangrijkste bijproduct van de meestvoorkomende fusieprocessen is helium, een onschadelijk gas.
3. De zon houdt kernfusie op gang door zwaartekracht
De zon is in staat om kernfusie op gang te houden door haar enorme zwaartekracht. De enorme druk in het binnenste van de zon duwt waterstofkernen zo dicht tegen elkaar dat ze samensmelten en energie vrijgeven. Op aarde is het veel moeilijker om deze condities te repliceren.
4. Kernfusie vereist extreem hoge temperaturen
Om kernfusie op aarde mogelijk te maken, zijn temperaturen van miljoenen graden Celsius nodig, vergelijkbaar met die in het binnenste van sterren. De benodigde temperaturen zijn zo hoog dat het onmogelijk is om een fysiek materiaal te gebruiken om het hete plasma vast te houden. Wetenschappers gebruiken hiervoor magnetische velden.
5. Kernfusie kan mogelijk een onbeperkte energiebron zijn
Omdat kernfusie gebruik maakt van waterstof als brandstof, dat overvloedig aanwezig is in water, zou het een bijna onbeperkte en duurzame energiebron kunnen zijn. Het biedt een alternatief voor fossiele brandstoffen, die schaars zijn en bijdragen aan klimaatverandering.
6. Wetenschappers werken al decennia aan kernfusie
Hoewel kernfusie als energiebron al sinds de jaren 1950 wordt bestudeerd, is het nog steeds een uitdaging om het op een commerciële schaal te realiseren. Wetenschappers zijn erin geslaagd om kernfusieprocessen in laboratoria te creëren, maar het bereiken van een punt waarop het meer energie produceert dan het verbruikt (deze toestand heet break-even) is nog niet volledig gelukt.
7. De grootste kernfusie-experimenten ter wereld zijn ITER en JET
ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) is een van de grootste kernfusieprojecten ter wereld, gevestigd in Frankrijk. Het doel van ITER is om kernfusie te demonstreren op een schaal die nuttig kan zijn voor energieproductie. Een ander belangrijk project is JET (Joint European Torus), een groot kernfusie-experiment in het Verenigd Koninkrijk.
8. Magnetische opsluiting is een van de belangrijkste methoden om kernfusie te beheersen
Een van de meest veelbelovende technieken om kernfusie op aarde te realiseren is magnetische opsluiting. Hierbij wordt plasma, het hete gas dat nodig is voor kernfusie, vastgehouden met krachtige magnetische velden in een donutvormige structuur genaamd een tokamak. Deze techniek helpt de extreme hitte te controleren.
9. Inertiële opsluiting is een alternatieve methode
Een andere benadering van kernfusie is inertiële opsluiting, waarbij laserstralen of andere krachtige energiebronnen worden gebruikt om kleine hoeveelheden brandstof samen te persen tot zeer hoge dichtheden. Dit creëert de extreme druk en temperatuur die nodig zijn om fusie te laten plaatsvinden.
10. Kernfusie is veel veiliger dan kernsplijting
Een groot voordeel van kernfusie ten opzichte van kernsplijting is dat het proces veiliger is. Er is geen risico op een nucleaire meltdown zoals bij een kernsplijtingsreactor, omdat fusie alleen onder zeer specifieke omstandigheden plaatsvindt en het proces stopt als die omstandigheden veranderen.
11. Waterstof en deuterium zijn de belangrijkste brandstoffen voor kernfusie
De meestvoorkomende brandstoffen voor kernfusie zijn waterstof en deuterium. Deuterium is een isotoop van waterstof en kan gemakkelijk worden gewonnen uit zeewater. Dit maakt het een bijzonder aantrekkelijke brandstofbron, omdat de voorraad water vrijwel onbeperkt is.
12. Kernfusie kan helpen de CO2-uitstoot te verminderen
Als kernfusie commercieel haalbaar wordt, kan het een grote rol spelen in het verlagen van de CO2-uitstoot en het terugdringen van de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. Kernfusie produceert geen broeikasgassen, wat het een belangrijke technologie zou maken in de strijd tegen klimaatverandering.
13. Het grootste obstakel is het bereiken van netto-energieproductie
Een van de grootste uitdagingen van kernfusie is het bereiken van netto-energieproductie, waarbij de energie die vrijkomt bij het fusieproces groter is dan de energie die nodig is om de fusie te starten en te onderhouden. Wetenschappers hebben nog niet volledig bewezen dat fusie-energie commercieel levensvatbaar kan zijn.
14. Kernfusie kan in de verre toekomst ruimtevaartreizen mogelijk maken
Kernfusie wordt ook gezien als een potentiële technologie voor ruimtevaartreizen. Fusie-aangedreven ruimteschepen zouden in theorie enorme hoeveelheden energie kunnen genereren, waardoor langere ruimtevluchten, zoals missies naar Mars of verder, haalbaar zouden worden. Dit zou de snelheid en efficiëntie van ruimtevaart drastisch kunnen verbeteren.
15. Kernfusie kan helpen energiearmoede te bestrijden
Als kernfusie commercieel haalbaar wordt, kan het een oplossing bieden voor energiearmoede in ontwikkelingslanden. Door de potentie van onbeperkte en schone energie kan kernfusie een revolutie teweegbrengen in de toegang tot elektriciteit, waardoor miljoenen mensen in afgelegen gebieden toegang krijgen tot betrouwbare energiebronnen.