Nuclear fusion windDe toekomst is een lange weg die begint met de kennis van vandaag en het zoeken naar de juiste weg. Het is géén geloof maar heel hard werken en veel kleine stapjes.

“HOELANG RIJDEN IS HET NOG?”

 

Het ultieme bewijs dat het technisch mogelijk is om méér energie uit kernfusiereacties te halen dan men in de hulpsystemen stopt, zal voor het eerst geleverd worden met de ITER fusiemachine, waarmee vanaf 2025 de eerste plasma’s zullen gevormd worden en nadien ook netto positieve energie, de eerste machine in de wereld die dat zal doen.
En dat zal meteen ongeveer 10 keer zoveel zijn (Q=10 voor de ITER-machine, t.t.z. 50 MW erin en 500 MW eruit).


Dit alléén al is een huzarenstuk op technisch vlak. De evolutie erheen was vooral een evolutie die de voorbije decennia bepaald werd door het systematisch verhogen van het triple product “Temperatuur-Druk-Opsluittijd” (fusie-reactietijd zeg maar..), om het aantal succesvolle fusiebotsingen voldoende hoog te maken om zelfonderhoudend te worden.

Het triple product moet daartoe een bepaalde waarde bereiken, het criterium van Lawson. https://en.wikipedia.org/wiki/Lawson_criterion


Omdat we ons niet de ijle plasma’s op de zon kunnen permitteren, wordt in tokamak-fusiemachines vooral op de factor “temperatuur” ingespeeld (bij inertiële fusie is dit druk, maar we gaan daar nu niet op in).
We zitten dus vandaag vlakbij het criterium van Lawson en met ITER gaan we daar ook over, een beetje zoals door de geluidsmuur breken voor het supersonisch vliegen.

Plasmatemperaturen van meerdere honderden miljoenen graden zijn vandaag géén enkel probleem meer. Die plasmatemperaturen liggen overigens 10 tot 20 keer hoger dan in het centrum van een ster zoals de zon (“amper” 15 miljoen graden in het centrum), en maakt een aardse fusiereactor meteen tot de plaats waar de hoogste temperatuur in het hele universum wordt gecreëerd.


De warmte voor de elektriciteitsproductie komt echter niet zozeer van het plasma zelf (stralingswarmte, maar zeker géén geleiding wegens het vacuüm), maar vooral van neutronen die tijdens de plasma-fusiereacties ontstaan en die met een energie van 17,6 MeV op de wand van de reactor worden geslingerd om daar hun kinetische energie om te zetten in warmte. Met die warmte op de wand wordt dan stoom gemaakt voor een klassieke stoomcyclus met stoomturbine. Niet zo bij ITER, want de stoomcyclus als secundair circuit is voldoende gekend en vormt niet het kritische punt voor de haalbaarheid van kernfusie.    

De evolutie van het triple product richting ”Lawson criterium” is echter een straffere evolutie geweest dan die van de miniaturisering van de chips, met de wet van Moore (het aantal transistors per chip). Alléén hebben we, in tegenstelling tot die evolutie van computers naar PC’s en smartphones, bij kernfusie géén enkele tussentijdse commerciële toepassing op de markt gezien die die enorme evolutie visualiseert, omdat het bij fusie alles of niets is: zolang je immers méér energie in het systeem moet stoppen dan eruit komt aan fusie-energie (hoe hoog het triple product ook al mag zijn), heeft het überhaupt géén zin om zulk een machine op de markt te brengen.

Dit heeft dan wel de volkomen verkeerde perceptie gecreëerd dat men al een halve eeuw aan fusie werkt en “dat men vandaag nog altijd even ver staat”. Als je het binair bekijkt (maw. “is er nu al een netto-positieve energie-producerende machine of niet?”), dan staat er inderdaad al vijftig jaar een 0, en géén 1, op het bord. Maar vergis je niet, dit is een binaire benadering, waar vanaf 2025 de stand wel degelijk op 1 zal springen. 

Je moet dus maar de moed hebben als wetenschapper en projectontwikkelaar om zolang in de schaduw te willen werken. Het is ook niet bepaald het soort projecten dat politici aanspreekt, omdat die liefst tijdens hun petieterige 4-jaarse optreden de wereld willen veranderen en dit dan op hun eigen naam willen schrijven. Maar de doorgemaakte technische en wetenschappelijk ontwikkeling voor fusie is enorm, en in alle technologisch denkbare disciplines zijn grenzen hierdoor behoorlijk verlegd, ook ten behoeve van totaal andere toepassingen dan kernfusie…

  

“IS DAT NIET TE DUUR?“

 

Over kostprijs kunnen we kort zijn: die is niet groot vergeleken met wat vb. aan hernieuwbare energie wordt besteed. Een fusiemachine die aanvankelijk op 6 à 8 miljard werd geschat en die misschien uiteindelijk “all-in” 24 miljard zou gaan kosten (wat reken je daar dan allemaal in?) zit nog altijd binnen de pi-onzekerheidsfactor (3,14) voor de kost van zeer grote “first-of-a-kind” infrastructuurprojecten. Maar vooral, die kost wordt gedeeld door 7 partijen die de handen in elkaar hebben geslagen: China (10 %), Japan (10 %), Rusland (10%), VS (10 %), EU (40 %), Z-Korea (10 %), India (10%). Topproject voor de wereldvrede.


Intussen werd al 3000 miljard $ uitgegeven (ref. Bloomberg) aan (de ontwikkeling van) hernieuwbare energie, en desondanks komt in totaal toch nog maar 2 % van de primaire energie uit zon, wind en aardwarmte, en 2 % uit waterkracht (en 5% uit kernenergie) (ref. IEA). Als fusie-energie zijn rol kan waarmaken, zal ITER en het hele fusie-onderzoek niet de mirakeloplossing bieden, maar wel een conceptuele, technisch aangetoonde, doorbraak betekenen richting onbeperkte energiebevoorrading.    

Vergelijking uitgaven ITER met energie-bestedingen in Duitsland


Vergelijk eens met Duitsland dat élk jaar zowat 25 miljard € besteedt aan zijn Energiewende, hoewel van windmolens niets revolutionairs te verwachten valt: een moderne molen -ongeacht welke exotisch vorm hij ook heeft - kan volgens de “wet van Betz” immers nooit méér dan 60 % van de kinetische energie vangen die in de wind zit die over het wind-vangend oppervlak passeert (voor een klassieke molen is dit wind-vangend oppervlak een cirkelschijf). Méér energie per molen kan vandaag dus alléén door het wind-vangend oppervlak te vergroten (hoe innovatief is dat?) of in nog hogere luchtlagen wind te gaan vangen. Daartoe vormt vooral de logistiek een uitdaging van formaat.


Bovendien heeft Duitsland als gevolg van zijn politiek – met nood aan fossiele back-up om de boel ook in periodes zonder wind en zon draaiende te houden- nu al bijna de hoogste koolstofintensiteit en hoogste prijs voor zijn elektriciteit in heel Europa.

Waarom heeft Duitsland eigenlijk, na intussen méér dan 500 miljard € aan Energiewende-bestedingen voor de “decarbonisatie” van hun energie, nog steeds één van de hoogste koolstofintensiteiten van Europa voor zijn elektriciteit?
Ze hadden met het geld van hun Energiewende, gedurende 20 jaar, elk jaar een gigantische experimentele fusiereactor kunnen bouwen. Men kan zich afvragen of onze Oosterburen niet zodanig verblind zijn door ideologie dat ze zelfs hun eigen decarbonisatie-doelstellingen (nog los van het directe nut van dat laatste idee), volkomen uit het oog zijn verloren.  


Vergelijking tussen een experimentele fusiemachine versus een commerciële reactor en een Formule 1 bolide versus een seriewagen

Vergelijk een kernfusiereactor ook eens met formule 1 auto’s: de kostprijs van een experimentele F1-bolide (zowat 10 miljoen € per stuk) is een gigantisch veelvoud van die voor een serie-productie-auto, die later commercieel op de markt komt.


Als je een gewone splijtingsreactor neemt, dan kost die zowat 6 à 8 miljard. Voor amper drie à vier keer dat bedrag heb je dus al een revolutionaire experimentele fusie-machine als ITER. Het is niet denkbaar dat je ooit een F1-bolide hebt voor amper drie à vier keer de prijs van een serie-auto.

Dus de kostprijs van deze ene, revolutionaire test-machine, met het potentieel van volstrekt veilige en onuitputbare energie (wie doet beter?), waarvoor zeven wereldmogendheden zelfs hun centen bij elkaar hebben gelegd, lijkt dan toch echt wél verantwoord.

Zeker in het licht van allerlei andere projecten waar geld niet naar brains en technologie gaan, maar direct in de zakken van globalistische handelaars die allerlei Chinees energiespeelgoed door onze strot willen duwen.

Bovendien is het nauwelijks in kostprijs uit te drukken wat de maatschappelijke benefit is van Big Science projecten als ITER in het algemeen. Denk aan het internet dat werd ontwikkeld vanuit CERN, of denk aan de commerciële fabricage, op industriële schaal, van supergeleiders die als gevolg van ITER ook zullen kunnen gebruikt worden in grote stroom-netwerken of supergeleidende magnetische energie-opslagsystemen (SMES), of wie weet opnieuw de zwevende Maglev-treinen.

De spin-offs en spin-outs van het technologisch veelzijdige en uitdagende fusie-onderzoek zijn in elk geval van een andere “nuttigheidsgraad” dan de import uit Chinees Mongolië van twee ton Neodymium of Dysprosium permanent-magneetmateriaal per “direct drive” windmolen.


Dus liever een paar miljard in technologie- en wetenschapsontwikkeling voor kernfusie stoppen dan in de aankoop van -straks allemaal Chinese?- windmolens.

Als trouwens het bekendste Duitse energietechnologie-familiebedrijf ter wereld vandaag al zijn batterij-R&D verhuist naar China om dichter bij de Chinese productiebedrijven te zitten van waaruit ze dan die batterijen in de toekomst naar Europa willen verslepen, dan moet men toch zijn hart vasthouden voor de handelsbalans van die “transitie”.

Geld dat verschuift van brandstofimport (lage toegevoegde waarde) naar technologie-import (hoge toegevoegde waarde). Wie profiteert daarvan? De Duitse familie in kwestie bijvoorbeeld zal er in elk geval financieel wel bij varen. Net zoals ze ook niet armer wordt van de verkoop van hun technologie voor kerncentrales -de beste ter wereld- aan Rusland. Business is business.   

Maar als men nu toch eens zou willen ophouden met mensen te komen vertellen dat dit allemaal gebeurt omwille van “het klimaat”. Sinterklaas is recent langs geweest en zal ook nog volgend jaar de kassa van de speelgoedwinkels doen rinkelen.    

 

“IS DAT UITEINDELIJK WEL HAALBAAR, DIE KERNFUSIE?”     

                    

Is kernfusie technisch en/ of economisch haalbaar?  Het eerste is vooral nog de uitdaging van vandaag, en ook nog van de komende jaren. Het jaar 2025 moet wel een milestone zijn.

Voor commerciële versies is het echter wellicht wachten op de tweede helft van deze eeuw indien er intussen technisch géén no-go ontstaat. China heeft al voorzien om de eerste te zijn om een commerciële versie op de markt brengen, noblesse oblige. Maar ook voor de opvolger van ITER, namelijk DEMO, wordt vandaag al ontwerpmatig gekeken hoe allerlei toeters en bellen van de huidige experimentele machines kunnen weggelaten worden en hoe de productie van allerlei componenten veel eenvoudiger of industrieel beter kan.


Vooraleer een elektrische bakfiets commercieel kans wil hebben op de markt, volstaat het immers ook niet om een revolutionaire elektromotor te hebben, maar moet het hele plaatje kloppen inzake functionaliteit, kost, productiemethode van het frame, aanvoerketen voor de onderdelen etc…Dat komt niet uit de lucht vallen en vraagt doorgedreven product development, ook nà de fase van technische haalbaarheid en de “proof of concept”.

De komende decennia moet men dus gewoon de oefening doelgericht volhouden, er is tijd genoeg om intussen alle andere energiepistes verder te exploreren en verbeteren, zonder er ook maar één uit te sluiten. Het staat immers buiten kijf dat nog gedurende decennia alle energiebronnen nodig zullen blijven, zowel gas, steenkool en ook nucleair.

Nucleaire technologie heeft trouwens nog belangrijke maatschappelijke vertakkingen in de wereld van Big Science. Alle onderzoeks-infrastructuren die vandaag de wereld meer inzicht geven in de materie en zijn eigenschappen, van de kosmos tot het DNA van virussen, zijn gebaseerd op nucleaire technologie, waarmee het onzichtbare zichtbaar en meetbaar wordt gemaakt.

  

Vandaag wordt ook véél te weinig geïnvesteerd in industriële ontplooiing van mature en nieuwe splijtingstechnologie, waar er nog mooie opportuniteiten op verduurzaming voor het grijpen liggen. Denk aan thorium-kweekreactortechnologie (brandstofbenutting x 100 vergeleken met huidige concepten) of de integratie van andere voordelen van de ultraveilige splijtingsmachines van de vierde generatie. Onbegrijpelijk dat dit met zulke mondjesmaat gaat.

Of is dit laatste misschien toch begrijpelijk? De “forcing” naar hernieuwbare energie toe is immers vanuit een bepaalde hoek bewust gewild, volkomen ongeacht of dit tot evenwichtig energiebeleid leidt of niet. Een kwestie van lobby van grote kapitaaljongens die grote marges willen nemen met een minimum aan risico: wettelijk gedekte, verplichte aankoopquota in een gesubsidieerde klimaat-planeconomie moeten die piste veilig stellen naar de toekomst.

Wanneer men echter vanuit zulke commerciële overwegingen vertrekt – een klimaat-angstverhaal voor wie het gelag moet betalen helpt daar natuurlijk bij - om het tijdsframe van actie te beperken tot 2030 en 2050, dan komen daar uiteraard vaak overijlde, korte-termijn beslissingen en dito verkeerde bestedingen en prioriteitsstellingen uit voort.
Dit is wat zich vandaag voltrekt in een deel van de Westerse wereld: Rusland en China lachen zich een breuk bij de Europees-Amerikaans-Australische klimaathysterie.    

Maar goed energiebeleid is de laatste zorg voor wie zijn kapitaalsinzet nog binnen de beperkte horizon van zijn eigen luilekkerleventje wil zien aangroeien en hiervoor de wet, de politiek, de banken, en een groene taxonomie maximaal wil inschakelen.

De middenklasse belastingbetaler moet wel met een erg sterk verhaal gestimuleerd worden om te aanvaarden dat hij gepluimd wordt door klimaat-belastingen allerhande, door verplichte PV-installaties of warmtepompen, door de verplichte CO2-handel door overheden en “groene” programma’s allerhande, door on-transparante eco-investeringen via hun pensioenfonds beheerd door banken en verzekeringsmaatschappijen etc.

Kernfusie past dus als verhaal gewoon niet in een klimaat-rampscenario van de korte termijn, t.t.z. een opportunistisch, ideologisch en commercieel pad dat verplichte technologische keuzes scherpstelt op een horizon van 10 tot 30 jaar.  

     

Conclusie


Vandaar is de eerste voorwaarde voor een gezond energiebeleid dat men de hele klimaathysterie loskoppelt van energiebeleid. Hopelijk gaan politici hiertoe ooit eens aan de praat met échte wetenschappers (astrofysici, geofysici, etc.. zie de lange Clintel-lijst met klimaatwetenschappelijk onderlegde ondertekenaars van de World Climate Declaration) om eens iets wetenschappelijks over dit boeiende onderwerp op te steken in plaats van theorieën na te hollen die zelfs door iemand met een basisopleiding in fysica, logica en thermodynamica naar de prullenmand kunnen worden verwezen.