Dorine Schenk
De belangrijkste en meest complexe fase van de bouw van ITER, de grootste testreactor voor kernfusie, is op dinsdag 28 juli officieel van start gegaan. Dit vierde de internationale organisatie, waar 35 landen bij betrokken zijn, met een rondleiding over het bouwterrein in Saint Paul-lez-Durance, Zuid-Frankrijk, die via een live stream te volgen was. En met toespraken van leiders van betrokken landen, zoals de Franse president Emmanuel Macron en ministers van onder andere China en Japan.
De eerste onderdelen voor de testreactor, die de afgelopen jaren over de hele wereld geproduceerd zijn, zijn aangekomen in Zuid-Frankrijk. Nu kan de extreem complexe 3D-puzzel beginnen. Structuren tot 24 m groot en tientallen tonnen zwaar moeten met submillimeter nauwkeurigheid in elkaar geschoven worden, vertelt Marco de Baar, directeur van het Eindhovense instituut DIFFER, dat betrokken is bij ITER. Kernfusie, de energiebron waar ook de zon op draait, gecontroleerd op gang krijgen en gevangen houden op aarde is een enorme technische uitdaging.
Ondertussen is op het terrein in Frankrijk het betonnen geraamte van de reactorhal gebouwd. Het Tokamak Complex, waar de reactor in zal huizen, is een cilindervormig gebouw dat 60 m hoog is bovengronds en tot 11 m onder de grond. Daarbinnen moet de tokamak komen waarin de waterstofisotopen deuterium en tritium verhit zullen worden tot ruim 150 miljoen graden Celsius om kernfusie op gang te brengen.
Omdat geen enkel materiaal tegen die zinderende hitte bestand is, wordt het plasma in een donutvormig vacuümvat van 830 m3 gevangen gehouden met grote magneten. Voor de benodigde, krachtige magneetvelden van 6-12 Tesla, worden ‘s wereld grootste supergeleidende magneetspoelen gemaakt, waar 68.000 ampère doorheen zal lopen. Om deze giganten supergeleidend te krijgen worden ze afgekoeld tot -269°C. Dat vereist een enorme cryostaat.
Op een paar meter afstand van het plasma dat tien keer heter is dan het binnenste van de zon zal dus een temperatuur gerealiseerd worden van enkele graden boven het absolute nulpunt.
‘De Universiteit Twente heeft een grote rol gespeeld in het ontwerp van de supergeleidende magneetspoelen’, vertelt De Baar. Verder is de Nederlandse inbreng aan deze bouwfase van ITER beperkt. ‘Er is een bijdrage van enkele kleine, Nederlandse bedrijven, de TU Eindhoven en onderzoeksinstituten TNO en DIFFER. Dat gaat vooral over onderzoek naar wandmaterialen voor de tokamak en meetsystemen die in een latere fase bij de reactor geplaatst zullen worden.’ Daarnaast levert Nederland een bijdrage aan de haptische systemen om de onderdelen bij de tokamak te vervangen die door de straling van het plasma radioactief worden.
Tegen het Tokamak Complex aan staat een loods van de 60 m hoog, 97 m lang en 60 m breed waarin de onderdelen in elkaar gezet worden waarna ze de Tokamakput in getild zullen worden. ‘Dit is een enorm complexe klus omdat onderdelen van allerlei verschillende leverancier gecombineerd moeten worden’, vertelt De Baar.
In de montagehal zullen de negen ‘parten’ die samen het donutvormig vacuümvat vormen gecombineerd worden met de ‘toroidal field’ magneetspoelen. De eerste twee magneetspoelen staan al klaar en halverwege juli is het eerste vacuümvatsegment vanuit Korea per schip aangekomen in Marseille, waarna het over de weg naar het ITER-terrein vervoerd is. De overige segmenten en spoelen zullen de komende tijd per schip arriveren vanuit de verschillende landen waar ze geproduceerd zijn. Alleen de grootste, cirkelvormige spoelen van 24 m worden ter plaatse gemaakt. Die zijn te groot om over de weg vervoerd te kunnen worden.
Eind 2025 moet de complexe 3D-puzzel gelegd zijn en kunnen de eerste tests beginnen. Hierbij zal er een plasma ingebracht worden waar nog geen fusie in plaatsvindt, om alle onderdelen te testen. ITER zal niet meer energie opwekken dan het gebruikt. Het is puur een onderzoekersreactor. De opgedane kennis zal gebruikt worden om de fusie-energiecentrale DEMO te wouden. Die zal wel aangesloten worden op het elektriciteitsnet. DEMO zal niet eerder dan 2060 energie gaan leveren.
Een oplossing voor het klimaatprobleem is kernfusie de komende decennia dus niet, zegt De Baar. ‘Maar in de verre toekomst kan kernfusie zeker een rol spelen bij het beantwoorden van de almaar toenemende energievraag.’
