Helion, de toekomst van kernfusie?

Geschreven door

Moises van der Vlis

Gecontroleerd door

Geoff

Bijgewerkt op

29 januari 2023

[addtoany] ×

Meerdere starters en onderzoeksprojecten proberen om kernfusie realiteit te maken. Eén van de meest opmerkelijke en slimme is Helion.

Kernfusie: overvloedige energie, altijd veertig jaar in de toekomst

Een bekende grap onder natuurkundigen is dat kernfusie altijd 40 jaar in de toekomst ligt. Inderdaad werd ons in de jaren 50, na de explosie van de eerste waterstofbom, al schone kernfusie beloofd. Helaas liet dat even op zich wachten. Maar eind 2022 vond dan eindelijk de eerste gecontroleerde kernfusiereactie plaats waar meer energie uitkwam, dan erin werd gestopt.

De methode hiervoor is niet echt praktisch. Een compleet voetbalveld vol met zware laserapparaten was nodig om het bolletje fusiemateriaal samen te persen zodat er kernfusie plaatsvond.

Ook tokamak lastig

Ook de populaire tokamak is qua ontwerp een nachtmerrie. In een tokamak, een soort donut, bevindt zich een plasma. Dat is materie die zo heet is dat atomen uiteenvallen in elektronen en atoomkernen, van honderden miljoenen graden heet. De wanden van de reactor moeten tegelijkertijd gekoeld worden en het plasma moet op temperatuur worden gehouden. Dit vereist extreem sterke magneetvelden, dus supergeleiders met een temperatuur vlak boven het absolute nulpunt. Dat op enkele decimeters van het extreem hete plasma.

Waarschijnlijk zullen kernfusiecentrales van de toekomst op een heel andere manier werken. Een goede kandidaat daarvoor is het ontwerp van Helion.

Helion, rechtstreeks energie uit geladen deeltjes

Het principe achter Helion is even simpel als geniaal. De kernfusie’brand’stof bestaat uit wolken geladen deeltjes. Als deze deeltjes met elkaar botsen met de juiste snelheid, gaat ze samensmelten en komt er fusie-energie vrij.

Deze energie komt vrij in de vorm de bewegingsenergie van de plasmadeeltjes, met andere woorden: warmte. Dus gaat het plasma uitzetten.

En de bewegende elektrisch geladen deeltjes van de plasma wekken in een naburige geleider stroom op, die je rechtstreeks kan aftappen. Dus je hebt geen stoomturbine meer nodig, maar je kan rechtstreeks de elektriciteit naar het stroomnet sturen. Dit proces vormt een cyclus, waardoor zich een soort wisselstroom vormt. Tot zover de theorie.

Maar werkt het systeem van Helion ook?

De geschiedenis van kernfusie is bezaaid met de meest schitterende ideeën, die op niets uit blijken te zijn gelopen. Hoe onvolmaakt ook, de tokamak en de laseropstelling zijn de enige twee ontwerpen die in de buurt kwamen van het punt waarop je meer energie uit de fusie haalt dan je erin stopt.

Toch zijn er deze keer goede redenen om Helion serieus te nemen. De eerste reden is dat de investeerders in Helion er meer dan 1,5 miljard dollar extra in hebben gepompt, op advies van vooraanstaande kernfysici. Blijkbaar kon Helion resultaten laten zien die zo indrukwekkend waren dat miljardairs als Peter Thiel, OpenAI (en dus ChatGPT) topman Sam Altman en mede-oprichter van Facebook Dustin Moskovitz, er honderden miljoenen in willen steken.

Meerdere mijlpalen behaald

Hun financiering is verbonden aan het behalen van mijlpalen. Op dit moment is het Helion al gelukt om een plasma van meer dan 100 miljoen graden op te wekken en deze te laten fuseren. De vorige kleinere reactor zat al dicht tegen het break-even punt aan. Hoe groter de reactor, hoe efficiënter. Dus de verwachting is dat de reactor van nu, de Trento, break-even zal bereiken, het punt dat er meer energie uit komt dan er in gaat. De volgende reactor, Polaris, zal die energie dan in stroom omzetten. Is er eenmaal een werkend prototype? Dan kan dit in serie geproduceerd worden.

Elke reactor zal naar schatting 50 megawatt opwekken. Dat is voldoende voor 30.000 Amerikaanse huishoudens. Omdat de reactors zo klein zijn, kunnen ze makkelijk geschaald worden en op strategische plaatsen komen waar er een tekort aan stroom is.

“Stroom voor rond de 1 cent per kilowattuur”

Hopelijk komen de verwachtingen van Helion uit. Ze schatten zelf dat het mogelijk zal zijn stroom voor rond de 1 cent per kilowattuur te produceren. Dan zou echt een nieuw tijdperk aanbreken. Als je maar genoeg energie hebt, kun je alles kan maken wat je wilt. Al zullen er wel weer vertragingen optreden. Zoals traditie is in het fusiewereldje.