IHet was een project dat zonneschijn beloofde. Onderzoekers zouden de meest geavanceerde technologie ter wereld gebruiken om een machine te ontwerpen die atoomfusie zou kunnen produceren, het proces dat sterren aandrijft – en zo een bron van goedkope, schone energie zou kunnen creëren.
Dat was aanvankelijk het doel van de Internationale Thermonucleaire Experimentele Reactor (Iter), die 35 landen – waaronder Europese landen, China, Rusland en de VS – overeenkwamen te bouwen in Saint-Paul-lez-Durance in Zuid-Frankrijk tegen een initiële kostprijs van $ 6. miljard. De werken startten in 2010, met de belofte dat er tegen 2020 een reactie zal zijn voor de energieproductie.
Toen trad de realiteit in. Kostenoverschrijdingen, Covid-19, corrosie van belangrijke onderdelen, last-minute herontwerpen en botsingen met nucleaire veiligheidsfunctionarissen hebben vertragingen veroorzaakt die betekenen dat Iter pas over tien jaar klaar zal zijn, zo is zojuist aangekondigd. Erger nog, de fusiereacties die de energie produceren zullen pas in 2039 worden gegenereerd, terwijl de begroting van Iter – die al naar 20 miljard dollar is gestegen – met nog eens 5 miljard dollar zal groeien.
Andere schattingen suggereren dat de uiteindelijke kosten ruim boven dit bedrag zouden kunnen stijgen en van Iter “het meest vertraagde en dure wetenschappelijke project in de geschiedenis” kunnen maken, aldus het tijdschrift. Wetenschappelijke Amerikaan gewaarschuwd. Het tijdschrift van zijn kant Wetenschap eenvoudig gezegd dat Iter nu in “grote problemen” verkeert, doc Natuur merkte op dat het project “geplaagd werd door een reeks vertragingen, kostenoverschrijdingen en beheersproblemen”.
Tientallen particuliere bedrijven dreigen nu in een korter tijdsbestek fusiereactoren te bouwen, waarschuwen wetenschappers. Deze omvatten Tokamak Energy in Oxford en Commonwealth Fusion Systems in de VS.
“Het probleem is dat Iter zo lang heeft geduurd en zoveel vertragingen heeft opgelopen dat de rest van de wereld verder is gegaan”, zegt fusie-expert Robbie Scott van de UK Science and Technology Council. “Er zijn veel nieuwe technologieën ontstaan sinds Iter werd gepland. Dat zorgde ervoor dat het project echte problemen kreeg.”
Er hangt nu een vraagteken boven een van ‘s werelds meest ambitieuze technologieprojecten in zijn mondiale poging om het proces dat sterren aandrijft te benutten. Het houdt in dat de kernen van twee lichte atomen samen worden gedwongen om één zwaardere kern te vormen, waarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Dit is kernfusie, en dat gebeurt alleen bij kolossaal hoge temperaturen.
Om dergelijke warmte te genereren zal de donutvormige reactor, een tokamak genaamd, magnetische velden gebruiken om een plasma van waterstofkernen te bevatten dat vervolgens zal worden gebombardeerd met bundels deeltjes en microgolven. Wanneer de temperatuur miljoenen graden Celsius bereikt, zal een mengsel van twee isotopen van waterstof – deuterium en tritium – samensmelten tot helium, neutronen en een grote hoeveelheid overtollige energie.
Het vasthouden van plasma bij zulke hoge temperaturen is uiterst moeilijk. “Het was oorspronkelijk de bedoeling om de tokamakreactor te bedekken met beschermend beryllium, maar dat bleek erg lastig. Het is giftig en uiteindelijk werd besloten het te vervangen door wolfraam”, zegt David Armstrong, hoogleraar materiaalkunde en techniek aan de Universiteit van Oxford. “Het was een grote ontwerpwijziging die pas laat op de dag werd doorgevoerd.”
Toen werd ontdekt dat grote delen van de in Korea gemaakte tokamak niet goed in elkaar pasten, terwijl de dreiging van een lek van radioactief materiaal ertoe leidde dat de Franse nucleaire toezichthouders de bouw van de centrale stopzetten. Er werden meer bouwvertragingen aangekondigd naarmate de problemen zich opstapelden.
Toen kwam Covid. “De pandemie heeft fabrieken gesloten die onderdelen leverden, het personeelsbestand verminderd en gevolgen veroorzaakt – zoals vertragingen bij de verzending en problemen bij het uitvoeren van kwaliteitscontroles”, geeft Pietro Barabaschi, CEO van Itero, toe.
Dus stelde Iter de voltooiing opnieuw uit – tot het volgende decennium. Tegelijkertijd hebben onderzoekers die andere benaderingen van fusie gebruiken, doorbraken bereikt. In 2022 zei de Amerikaanse National Ignition Facility in Californië dat het lasers had gebruikt om deuterium en tritium te oververhitten en ze samen te smelten om helium en overtollige energie te creëren – het doel van Iter.
na het promoten van de nieuwsbrief
Andere fusieprojecten beweren dat ook zij binnenkort een doorbraak zouden kunnen bereiken. “De afgelopen tien jaar is er sprake geweest van een enorme groei van particuliere fusiebedrijven die beloven de dingen anders – sneller en goedkoper – te doen dan Iter. Hoewel, om eerlijk te zijn, sommige wellicht te veelbelovend zijn”, zegt Brian Appelbe, natuurkundig onderzoeker aan het Imperial College London.
Het valt nog te bezien of Iter deze crises zal overleven en of zijn aanhangers het zullen blijven financieren – hoewel de meeste wetenschappers waarmee contact is opgenomen, Waarnemer beweerde dat hij nog steeds veelbelovende banen had.
Een voorbeeld is onderzoek naar manieren om tritium te maken, een zeldzame isotoop van waterstof die essentieel is voor fusiereactoren. Dit kan worden gedaan op de locatie van een fusiereactor door de neutronen die deze genereert te gebruiken om monsters van lithium te bombarderen, een proces dat helium – en tritium – creëert. “Dat is op zichzelf een waardevol experiment”, zei Appelbe.
Iter van zijn kant ontkent dat het “in grote problemen verkeert” en verwerpt het idee dat het een recordbrekend wetenschappelijk project is wat betreft kostenoverschrijdingen en vertragingen. Kijk maar naar het Internationale Ruimtestation of de Britse HS2-spoorverbinding, zei de woordvoerder.
Anderen wijzen erop dat een beperkte CO2-uitstoot door fusie-energie de strijd tegen de klimaatverandering zou versterken. “Fusie zal echter te laat komen om ons te helpen de CO2-uitstoot op korte termijn terug te dringen”, zegt Aneeqa Khan, kernfusieonderzoeker aan de Universiteit van Manchester. “Alleen als fusiecentrales later in de eeuw aanzienlijke hoeveelheden elektriciteit zullen produceren, zullen ze ons helpen de CO2-uitstoot te verminderen – en dat zal cruciaal worden in de strijd tegen de klimaatverandering.”