Redactioneel Energie. Hét actuele probleem bij ons. Vooral elektriciteit. Kerncentrales weg. Gascentrales vervuilen. Windenergie nog onvoldoende... Het licht uit?

Als de nood het hoogst is, is de redding nabij. We kunnen tegen 2024 commerciële fusie-energie krijgen. Fusie treedt op wanneer twee atomen samen één enkel atoom vormen, waarbij energie vrijkomt. Het is het proces dat onze zon en andere sterren gebruiken om energie te maken.
We moeten het wel bij ons hebben en niet in de ruimte. Het bedrijf Helion uit de V.S. zou binnenkort een revolutie teweeg kunnen brengen.

Je hoeft alle technische details in dit artikel niet te begrijpen. Dat doe ik ook niet, maar ik vermeld het wel om je een idee te geven van de complexiteit en de problemen die moesten opgelost worden. De technische uitleg heb ik op veel diverse plaatsen kunnen sprokkelen en hier samengevat.

We lezen op www.helionenergy.com :
“Het is een energiebron die zo goedkoop, schoon en overvloedig is dat het een keerpunt in de menselijke geschiedenis zal creëren, een energie-singulariteit die geen enkele industrie onberoerd zal laten. Fusie zou definitief het einde betekenen van fossiele brandstoffen. Het zal het grootste middel tegen klimaatverandering zijn, waar de mensheid redelijkerwijs om zou kunnen vragen”.

Het is al lang bekend dat fusie uitermate schoon is, maar complex en verschrikkelijk duur. Door de trage vooruitgang met fusiekracht bleef het beperkt tot het rijk van futuristen en sciencefictionschrijvers. Maar: dit kan snel veranderen. Helion, een privébedrijf, heeft net een half miljard dollar opgehaald om tegen 2024 een bruikbare commerciële fusiereactor te bouwen - en het lijkt erop dat ze dat doel zullen bereiken!

Helion is een startup fusie-energie bedrijfje die in 2013 begon en werd gefinancierd door Silicon Valley-giganten Peter Theil van PayPal en Y-Combinator, een startup-investeringsmaatschappij die hielp bij het lanceren van AirBnB, Stripe en Coinbase. Maar ook NASA, het Amerikaanse ministerie van Energie en het Amerikaanse ministerie van Defensie hebben geld in deze onderneming gestoken. Deze financiering was genoeg voor de kleine startup om een nieuwe fusiereactor te ontwikkelen, te bewijzen dat deze kan werken en tot 95% efficiëntie te brengen, waardoor het nu al een van de meest efficiënte reactoren van op onze planeet werd!

Maar hoe bereiken ze zo'n hoog rendement? En waarom beweren ze tegen 2024 een commerciële fusiereactor te kunnen maken? Het heeft allemaal te maken met het ontwerp van deze nieuwe reactor en de verbluffende voordelen die ze eruit hebben kunnen persen. De bestaande fusiereactoren zijn niet efficiënt genoeg en de kosten veel te hoog. Laten we dat maar zo aannemen, want ik ben niet bekwaam om het allemaal te begrijpen en dus even onbekwaam om het jullie uit te leggen.
Ik kopieer en vertaal daarom nog wat meer informatie vanaf hun website:
Hoe wekt Helion elektriciteit op uit fusie?
Het gebruikt geen warmte om stoom te creëren om een turbine te laten draaien, en het vereist ook niet de enorme energie-input van supergeleidende magneten. Deze technische aanpak vermindert efficiëntieverlies, wat essentieel is om elektriciteit uit fusie tegen zeer lage kosten te commercialiseren.

De FRC-plasma's in hun toestel produceren door hun interne elektrische stroom hun eigen magnetisch veld, dat op het magnetisch veld van de spoelen rond de machine drukt. De FRC's botsen in de fusiekamer en worden samengedrukt door magneten rond de machine. Die compressie zorgt ervoor dat het plasma dichter en heter wordt, waardoor fusiereacties in gang worden gezet die ervoor zorgen dat het plasma uitzet, wat resulteert in een verandering in de magnetische flux van het plasma. Deze verandering in magnetische flux werkt samen met de magneten rond de machine, waardoor de magnetische flux toeneemt en een stroom van nieuw opgewekte elektriciteit door de spoelen wordt geïnitieerd. Dit proces wordt verklaard door de inductiewet van Faraday.

Concurenten Tokamak en NIF fuseren twee vormen van waterstof, bekend als Deuterium en Tritium. Deze isotopen zijn vlot verkrijgbaar en relatief gemakkelijk te fuseren, maar ze hebben een probleem: de meeste energie komt vrij als neutronenstraling. Dit maakt het opvangen van de energie lastig, inefficiënt en belast de apparatuur in de reactor, waardoor ze geen lange tijd kan werken.

Maar Helion gebruikt een geheel andere fusie, Deuterium en Helium-3 (ook bekend als Helion). Deze fusie straalt slechts ongeveer 5% van zijn energie als neutronen uit. De rest is in de vorm van magnetische flux en elektromagnetische straling. Dit maakt het veel gemakkelijker en efficiënter om de energie op te vangen. Magnetische flux induceert een stroom in geleidende materialen. Met behulp van een breed scala aan opgerolde draden kunnen ze de magnetische flux opvangen en deze rechtstreeks omzetten in elektriciteit. Dit is waar supergeleiders van pas komen. Zonder elektrische weerstand zijn ze de beste kandidaten om dit te doen werken. Helion gebruikt vrijwel zeker al supergeleidende componenten in hun reactor, omdat ze krachtige elektromagneten nodig hebben. Maar deze componenten moeten extreem koud worden gehouden om hun supergeleidende eigenschappen te bereiken. Dit is ongelooflijk moeilijk omdat ze maar een paar meter verwijderd zijn van de inwendige ‘kunstmatige zon’! Er moet dus een enorme hoeveelheid energie worden besteed aan het koelen van deze cruciale onderdelen. Dit vermindert de algehele efficiëntie van de reactor.

Het recyclen en creëren van zijn eigen brandstof is geniaal en alleen mogelijk dankzij het unieke ontwerp van de reactor. De truc is om de isotopen in de reactor in evenwicht te houden, de niveaus van deuterium-helium-3 op een optimaal niveau te houden terwijl het afvalproduct, helium-2, wordt geëxtraheerd. Helion lijkt dit probleem te hebben gekraakt. Dus door gebruik te maken van een unieke reactor en brandstof hebben ze (bijna) een van de meest efficiënte en betrouwbare fusiereactoren ter wereld gemaakt!

Helion is al bezig met hun 7e generatie reactoren, dus ze hebben mogelijk cruciale inzichten in waar ze hun ontwerp kunnen verbeteren na jaren van testen. Ze zouden zelfs Machine Learning inzetten op oude testgegevens om hun ontwerp te optimaliseren. Deze verbeteringen kunnen een reactor creëren met een efficiëntie van meer dan 100%, wat betekent dat ze eindelijk energie kunnen halen uit deze legendarische energiebron!

Besluit: Helion heeft zich gericht op het creëren van een reactor met een zeer hoge betrouwbaarheid en zou tegen 2024 een werkende fusiereactor kunnen hebben. De reactor heeft veel meer dan 100% efficiëntie nodig om bruikbaar te zijn, dus nog een gigantische sprong in efficiëntie zal nodig zijn. Dit zijn de mensen die mogelijk de meest intelligente machine hebben ontworpen. Dus wie weet, over een paar jaar kunnen onze dromen van de ultieme schone energie eindelijk uitkomen en word de wereld gered door fusie-energie! Dit zou ook voor de klimaatverandering een nieuw tijdperk van ecologische harmonie inluiden. Helion zou echt de wereld kunnen redden. Laten we hopen dat ze dat doen – en wel voordat de Chinezen er mee afkomen!
 

FlipFlop

Steunend lid
Vip Lid
Nu weet ik toevallig wel een beetje van kernfusie.
Ik wil niet negatief doen maar ik vind dit niet veel meer dan een verkoop praatje en leuke reclame voor dat bedrijf.
Het zal mij benieuwen wat er concreet uit gaat komen qua resultaten, maar tot voor kort werd het onmogelijk geacht om kernfusie te controleren.
Met andere woorden: veel meer dan een krachtige bom maken kunnen we de eerste 10 tot 25 jaar nog zeker niet.
Het materiaal om o.a. de hitte van de fusie reactie in toom te houden bestaat simpelweg (nog) niet.
 

J.W.

Steunend lid
Vip Lid
Voor zover ik kan lezen heeft dat bedrijf zopas 500 miljoen dollar opgehaald met, als er ooit resultaten moesten komen, nog $1,7 miljard in het verschiet.
Waarschijnlijk net voldoende om de eerste funderingen te leggen...
En dat bedrijf(je) zou binnen 2 jaar fusie-energie gaan leveren.
Geloof jij echt jezelf nog?
 

WaWa

Medewerker
Forumleiding
@FlipFlop : Verkooppraatje? Het zou toch onmogelijk zijn een niet-werkende reactor te verkopen, want de kopers zullen zeker een Lastenboek schrijven waarin de voorwaarden al of niet door Helion zullen moeten aanvaard worden om een werkend product te verkopen. Eén of meer reactoren kopen is geen aangelegenheid voor een vlooienmarkt. Bovendien zal de koper wel mensen sturen om een demonstratie mee te maken bij Helion.
► Helion schrijft dat zij als enigen er in geslaagd zijn om de hitte 'in toom te houden'. Ik kan maar rapporteren wat ik er over gelezen heb. Ik dacht jullie te vermaken met een futuristisch artikel. Mocht hun reactor effectief werken, zou dat toch een revolutie zijn die het energieprobleem van de wereld zou oplossen?
 

WaWa

Medewerker
Forumleiding
@J.W. : Zoals gezegd aan de lezer hierboven, of ik dat geloof of niet is niet van tel. Ik lees hier en daar wat over Helion en informeer jullie hier over. Meer niet.
 
Laatst bewerkt door een moderator:
Een alternatief.

Enne.
 

WaWa

Medewerker
Forumleiding
Het artikel van Nutuurkunde.nl is bijzonder goed geschreven, in tegenstelling met het eerste artikel, die het wat simplistisch voorstelt.
 

WaWa

Medewerker
Forumleiding
(1) In 2021 heb ik dit artikel geschreven. Ondertussen doen al 21 start-ups Onderzoek en ontwikkeling aan kernfusie met dit betaalbaar systeem.
(2) Vandaag heeft Joe Biden de ganse wereld laten weten dat ze geslaagd zijn en dat dit systeem vanuit de VS kan vermarkt worden. Zowel de VRT als VTM hebben een reportage hierover getoond met mooie illustraties. Dus, beste vrienden, heb ik jullie niets wijsgemaakt, hoewel er twijfel in jullie commentaar doorkwam.
Hierna nog wat toelichting met de laatste informatie hierover:

Vooral Helion https://www.helionenergy.com/ koos expliciet een ontwerp dat in een fabriek kan worden geassembleerd en in een 40-voet container kan worden verzonden. In elk geval kan Fusie een aanvulling vormen op hernieuwbare middelen. Zon- en windenergie zijn intermitterend, en vandaag is batterijopslag om het vermogen op te slaan voor piekvraagmomenten ook op grote schaal duur. Fusie kan een goede stroombron zijn, die de klok rond energie levert zoals tegenwoordige nucleaire installaties vandaag doen. Als we een geavanceerde beschaving willen worden is Fusie een van die poorten waar we doorheen moeten gaan.

Fusie zal een revolutie teweegbrengen in energie en ons voorzien van overvloedige, schone kracht. Startups zoals Helion, maken vooruitgang op het ontwikkelen van een schone energiebron.

Recente technologische verbeteringen hebben al veel vooruitgang gemaakt. Deze milieuvriendelijke technologie is kortelings binnen handbereik!

In tegenstelling tot het verbranden van kolen, olie of aardgas, geeft fusie geen kooldioxide vrij, het broeikasgas dat de belangrijkste motor is van klimaatverandering. Fusie is ook vrij van het langlevende radioactieve afval of catastrofale ineenstortingsrisico's die problemen zijn van de huidige kerncentrales.

Onze energievereisten en de klimaatproblemen van de wereld hebben nieuwe bedrijfsactiviteiten veroorzaakt. Private ondernemers hebben sinds 2017 al 21 nieuwe Fusie-energie start-ups gelanceerd (zoals Helion).

Fusie is het tegenovergestelde van splijting, de reactie die de kernkracht-reactoren vandaag aandrijven. Daar splitst de kern van een zwaar element zoals uranium zich in lichtere elementen en geeft energie vrij. Een ander verschil: wanneer fusiereactoren problemen hebben, bruisen ze gewoon in ledigheid, zonder vergelijkbaar risico voor de ineenstortingen die Chernobyl en Fukushima hebben getroffen.

De meeste fusie start-ups werken aan het combineren van twee vormen van waterstof genaamd Deuterium en Tritium, een mix dat bekend staat als D-T-brandstof. Waterstof is het lichtste element en de meeste waterstofatomen hebben slechts een enkel proton in hun kern. Fusie-startups beconcurreren niet alleen elkaar, maar ook op de bewezen schone energie-opties van zon- en windenergie.
 

stallion

Medewerker
Forumleiding
Vip Lid

Hoe werkt kernfusie en wat zijn de voordelen?​


Kernfusie, waar al ruim zestig jaar onderzoek naar wordt verricht, bootst de werking van de zon na en is het tegenovergestelde van de kernsplitsing die in de huidige kerncentrales gebeurt. Bij kernsplitsing wordt het zware uranium gesplitst tot lichtere atomen. Kernfusie laat twee lichtere waterstofatomen onder extreme temperatuur samensmelten. Zo ontstaat helium, een onschadelijk gas en een zwaarder atoom. In dat proces komen neutronen vrij die energie afgeven. De voordelen van kernfusie zijn enorm: je kan er vier miljoen keer meer energie mee opwekken dan met fossiele brandstoffen, vier keer meer dan met kernsplijting. Er is geen uitstoot van broeikasgassen, geen langlevend nucleair afval en er is geen gevaar op een kernramp. De benodigde waterstof hebben we in overvloed, zo kunnen isotopen uit zeewater gewonnen worden.

Kernfusie kan op twee manieren: door atomen met krachtige lasers extreem op te warmen en samen te drukken of door ze aan een extreem hoge temperatuur en snelheid met elkaar te laten botsen in een vacuüm getrokken ruimte. De eerste methode werd in het baanbrekende Amerikaanse experiment toegepast, met de tweede methode gebeurde. Toen slaagden onderzoekers erin met de grootste kernfusiemachine ter wereld, de Joint European Torus (JET) in Zuid-Frankrijk, een recordhoeveelheid energie op te wekken. Bij dat experiment werd echter minder energie opgewekt dan het kostte om de reactie te verwezenlijken. Dat proces wordt opgeschaald in het nieuwe door Europa, India, China, Japan, de VS, Rusland en Zuid-Korea gefinancierde ITER-complex, met als doel een netto-energiewinst te realiseren.

Wat hebben Amerikaanse wetenschappers precies bereikt?​


Uitgerekend die netto-energiewinst, verklaart wetenschapsjournalist Martijn Peters. “Het is een primeur dat met kernfusie positieve netto-energie wordt bekomen. De winst is weliswaar miniem.” Officiële cijfers heeft het Californische Lawrence Livermore National Laboratory nog niet meegedeeld, maar de Britse zakenkrant ‘Financial Times’ heeft het over 2,1 megajoule input en 2,5 megajoule opgewekte energie. De reactie, waarbij een resem krachtige lasers werd afgevuurd op een minuscule druppel waterstofplasma, was krachtiger dan verwacht, zodat apparatuur werd beschadigd. Dat bemoeilijkt de analyse.

Hoe belangrijk is deze doorbraak?​


De 0,4 megajoule aan energiewinst die het Amerikaanse experiment realiseerde, levert ongeveer 0,1 kWh op, voldoende om een liter water aan de kook te brengen. Peters: “Het is een symbolische doorbraak, maar wel een mijlpaal. Ik ben alvast enthousiast dat we die stap hebben gezet richting een duurzamere samenleving en propere energie. Wat in de VS op kleine schaal is verwezenlijkt, nota bene in een installatie die werd ontworpen voor de ontwikkeling van wapentuig, daarvoor moet nu technologie ontwikkeld en getest worden om het op grotere schaal te laten lukken. Hoezeer ik als wetenschapper ook gefascineerd ben door wat in de VS is gebeurd, is de kans dat er met hun systemen iets commercieels gedaan wordt, kleiner dan bij het ITER-project.”

Commentatoren hebben het over een historisch moment, maar vooraleer het proces kan opgeschaald worden, moet nog een lange weg afgelegd worden. Zo moet men nog op zoek naar materialen die langdurig de omstandigheden van kernfusie aankunnen. Wat het labo één keer per dag kon doen, zou een kernfusiecentrale bovendien tien keer per seconde moeten klaarspelen. Peters: “Ze schieten lasers in een holle kamer. Die lasers moet je focussen met spiegels die je elke keer moet laten afkoelen, terwijl je continu zou moeten kunnen schieten.”

Wanneer verwarmen we ons aan energie uit kernfusie?​


“Aan het huidige tempo mogen we deze eeuw nog serieuze vooruitgang op het vlak van kernfusie verwachten”, weet Peters. “Misschien zien we al eerder kernfusiecentrales, afhankelijk van hoe snel de wetenschap en de technologie vorderingen maakt. De ITER-installatie in Frankrijk is voor drie vierde klaar. Tegen eind 2025 willen ze daar beginnen met kernfusiepogingen in een reactor. Op zich ziet het er goed uit, maar het blijft afwachten. Als je de tijdlijn van de wetenschappers mag geloven, hebben we eind deze eeuw kernfusiecentrales die ons van propere, veilige en op termijn ook goedkope energie kunnen voorzien.” BRON: HLN
 

J.W.

Steunend lid
Vip Lid
<<Als je de tijdlijn van de wetenschappers mag geloven, hebben we eind deze eeuw kernfusiecentrales die ons van propere, veilige en op termijn ook goedkope energie kunnen voorzien.>>

Kan niet kloppen hé, volgens WaWa is dat reeds in 2024... (We kunnen tegen 2024 commerciële fusie-energie krijgen.)

:):):)
 

PhilipV

Beheerder
Forumleiding
Admin
@J.W. Ik zie de tegenspraak niet hoor ! Het is niet omdat er in 2024 misschien een eerste model van commerciële fusie-energie kan zijn (en dat is wat Wawa denkt dat we dan al met zijn allen over die energie zullen beschikken.

Net zoals we jaren geleden de allereerste electrische auto van Tesla zagen verschijnen, zijn we nu - 15 jaar of zo later - nog altijd niet met zijn allen aan de electrische autos hé ... Ook dat kan wel eens tot einde van de eeuw duren.
Nét zo met de kern-fusie.
 

J.W.

Steunend lid
Vip Lid
Volgens WaWa: "Als de nood het hoogst is, is de redding nabij. We kunnen tegen 2024 commerciële fusie-energie krijgen. "

Volgens de wetenschappers: "Als je de tijdlijn van de wetenschappers mag geloven, hebben we eind deze eeuw kernfusiecentrales die ons van propere, veilige en op termijn ook goedkope energie kunnen voorzien."

Alleen maar een tijdsverschil van +/- 75 jaar.

Die TEST-centrale in Frankrijk gaat € 20.000.000.000 kosten (doe daar, tegen dat deze klaar is, nog maar vele 1000den miljarden Euro's bij.

Er is daadwerkelijk een test geweest, zogezegd "gelukt" en volgens WAWa is het systeem nu klaar voor commeciële doeleinden. Resultaat: veel schade en een positief vermogen van 0,1 kWh opgewekt.

Het probleem is dat er nog geen materialen bestaan die bestand zijn tegen die gigantische hitte.
 
Kernfusie is toch een beetje de Heilige Graal van energieproducenten/wetenschappers. Ik vrees dat we het nog een hele tijd zullen moeten stellen met die ene echt operationele kernfusiecentrale, 'zon' genaamd. Die nog efficiënter inzetten, lijkt me voorlopig de betere optie.
 

WaWa

Medewerker
Forumleiding
Ik zeg niet dat kleine fusiereactoren er tegen 2024 zullen zijn, Helion zegt dat.
Ondertussen heb ik nog wat gesprokkeld van het internet:
- In december 2022 verkondigden wetenschappers dat ze voor het eerst een netto energiewinst behaalden in een fusiereactor (resulterend in een netto energiewinst van 1,5 megajoule). Bij deze fusiereactie werden twee waterstofkernen gefuseerd tot helium.

Fusie vereist een zeer kleine hoeveelheid waterstof. Waterstof in een glas water kan genoeg energie leveren voor je hele leven. In tegenstelling tot splijting (die atomen splitst), creëert fusie geen radioactief afval. De VS hebben beloofd om alle CO2-emissies van de elektriciteitssector tegen 2035 te elimineren. Zonne-, wind-, waterkracht- en mini-splijtingskernreactoren (een nieuwe generatie die veel veiliger en goedkoper is dan de huidige generatie) zouden dit gedurfde doel helpen bereiken. Maar: kernfusie zou veel beter zijn en een enorme hoeveelheid schone energie opleveren. BRON: https://theweek.com/business/973971/is-nuclear-fusion-the-answer

Wat is Fusie? Een kleine hoeveelheid massa wordt omgezet in enorme hoeveelheden energie, volgens de formule van Einstein E = MC^2. Er wordt al tientallen jaren onderzoek gedaan naar fusie. Hoewel deze specifieke vorm van fusie nog wat werk zal vergen om commercieel bruikbaar te worden, inspireert het om te laten zien wat er in de toekomst mogelijk is. Ondertussen werken er al 37 privaat-gefinancierde fusiebedrijven aan het commercialiseren van verschillende vormen van fusie. Twee voorbeelden zijn:
(1) Helion https://www.helionenergy.com gefinancierd door Silicon Valley-giganten Peter Theil van PayPal, Y-Combinator, een investeringsmaatschappij, NASA, het Amerikaanse ministerie van Energie en het Amerikaanse ministerie van Defensie. Helion zegt dat hun systeem zal kunnen verscheept worden in enkele standaard containers en ze beweren hun systeem gereed te hebben voor het einde van 2024. Nu is het niet de eerste keer dat ze zich versproken hebben…
(2) Commonwealth Fusion Systems https://cfs.energy in 2017 voortgekomen uit MIT, Bosten dat een centrale bouwt niet groter dan een tennisbaan, ondersteund met $ 250 miljoen aan privékapitaal.

Modulaire kernreactoren die al NRC-goedkeuring (Nuclear Regulatory Commission) behaalden zijn in aanbouw. Na een aanvraagproces van 2,5 jaar werd de NuScale Power Module de eerste en enige Small Modular Reactor (SMR) die ontwerpgoedkeuring kreeg van de U.S. Nuclear Regulatory Commission. Met een hoogte van minder dan 25 meter kan de reactor genoeg schone elektriciteit opwekken om een stad met 60.000 huishoudens van stroom te voorzien. De eerste NuScale Power Module zal naar verwachting in Utah worden voltooid en tegen het einde van het decennium operationeel zijn. NuScale-centrales zullen naar verwachting 60 jaar continu kunnen draaien. De NuScale-reactoren zullen off-site worden geproduceerd, lagere bedrijfskosten hebben dan traditionele reactoren en naar hun bestemming kunnen verscheept worden. NuScale's SMR zal 1% van de ruimte innemen van een conventionele reactor, waardoor meerdere SMR's naast elkaar kunnen worden gestapeld om de ruimte efficiënt te gebruiken, terwijl de stroomproductie wordt gemaximaliseerd.

BRONNEN: https://www.science.org/content/art...nvent-nuclear-reactor-and-save-warming-planet https://thebreakthrough.org/issues/energy/nuscale-vs-gas
 
Bovenaan Onderaan