De reactor van Zap Energy wist eerder deze maand een temperatuur te bereiken tot 37 miljoen graden Celsius. Daarmee mag het zich naar eigen zeggen scharen in een bijzonder rijtje van een handvol concurrenten die dit tot nu toe ook is gelukt.
Wat is kernfusie?
Bij kernfusie worden de kernen van atomen, de kleine deeltjes waaruit alles in het universum bestaat, samengesmolten. Dat gebeurt bij een extreem hoge temperatuur en druk. Het proces vindt continu plaats in sterren: de intense hitte van de zon doet waterstofatomen samensmelten tot helium, waarbij heel veel energie vrijkomt. Die energie gebruikt de zon om te branden. Als het lukt om kernfusie in een reactor te laten plaatsvinden, kan het een bron van oneindige schone energie zijn.
Wil je meer weten over kernfusie, lees dan dit overzichtsartikel.
Tokamak of stellarator
De twee kernfusietechnieken waar je het meest over hoort zijn tokamaksreactoren (zoals ’s wereld grootste in Japan) en stellarators (zoals deze Duits-Belgische
variant). Beide methodes houden met een sterk magnetisch veld een plasma (een extreem hete gaswolk) in de lucht zodat deze de reactorwand niet raakt. Zap Energy daarentegen maakt gebruik van een Z-pinch methode. Deze techniek maakt geen gebruik van ‘dure en complexe supergeleidende magneten en krachtige lasers’ claimt het bedrijf.
Botsen en smelten
Zap injecteert als eerst gas in een reactor. Een stoot energie ioniseert dit gas tot plasma. Dit plasma draagt een elektrische lading tien keer zo hoog als een bliksemstraal. Het comprimeren en verwarmen van dit plasma, dat bestaat uit de brandstoffen deuterium en tritium, zorgt ervoor dat kernen botsen en samensmelten. Door dit proces komt hitte en elektriciteit vrij.
Al in de jaren 50 werd met Z-pinch kernfusie geëxperimenteerd. Het probleem was alleen dat het plasma te snel afkoelde waardoor fusie maar op zeer kleine schaal plaatsvond. Zap Energy zegt dit probleem te hebben opgelost met een proces dat het sheared-flow stabilization noemt.
De resultaten van Zap Energy werden gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift American Physical Review Letters. Het bedrijf werkt vanuit Seattle en is een spin-off van een onderzoeksinstituut van de Amerikaanse overheid. Eerder ontving Zap Energy al investeringen van Bill Gates innovatiefonds Breakthrough Energy Ventures. Ook kreeg het 160 miljoen dollar van Shell Ventures.
Plasmafysica
“De dynamiek is een prachtige evenwichtsoefening in de plasmafysica”, legt
Ben Levitt, vice-president R&D bij Zap Energy, uit. “Terwijl we naar steeds hogere plasmastromen klimmen, optimaliseren we de ‘sweet spot’ waar de temperatuur, dichtheid en levensduur van de Z-pinch samenkomen en een stabiel, krachtig smeltplasma vormen.”
Uiteindelijk wil Zap Energy kleine kernfusiereactoren bouwen van zo’n 3 bij 3 meter. Deze reactoren moeten genoeg elektriciteit kunnen produceren voor een kleine stad. Wanneer we de eerste werkende reactor gaan zien, is onduidelijk. Over het tijdspad en de volgende te nemen stappen zwijgt Zap Energy vooralsnog.
