Bouw fusiereactor ITER van start

July 28th 2020

"ITER is een belofte van vooruitgang en vertrouwen in de wetenschap; nu al is het project een wetenschappelijke en technologische prestatie van formaat." Met die woorden gaf de Franse president Macron het startschot voor de assemblage van de internationale kernfusiereactor ITER. 's Werelds grootste kernfusieproject moet vanaf 2025 aantonen dat het technisch mogelijk is om schone, bijna onuitputtelijke energie te winnen uit hetzelfde proces dat de zon laat stralen.


De ceremonie in de ITER Assembly Hall werd virtueel voorgezeten door de Franse president Emmanuel Macron. "ITER is een uitspraak van vertrouwen in de toekomst," sprak Macron. "Het hart van het project is de overtuiging idee dat de wetenschap morgen beter kan maken dan vandaag.'' Foto: Pierre Genevier-Tarel - ITER Organization

Componenten van honderden tonnen en tientallen meters kwamen de afgelopen maanden al aan bij ITER in het Zuid-Franse Saint-Paul-lès-Durance. Daar bouwen onderzoekers, ingenieurs en bedrijven uit 35 landen aan de eerste kernfusiereactor ter wereld die meer energie op kan wekken dan nodig is om het fusieproces aan de gang te houden.

De start van de Machine Assembly Phase is een mijlpaal voor de ITER-gemeenschap. Van het neerzetten van enorme fabriekshallen, immense hijsapparatuur en elektrische onderstations schakelt het project nu naar het opbouwen van de tokamak, zoals dit reactortype heet. Dat gaat met onderdelen van over de hele wereld, want ITER is een samenwerking van de EU-landen, China, India, Japan, Korea, Rusland en de VS. Ook vanuit Nederland dragen wetenschappers bij.


In de ITER tokamak pit. In de vierkante openingen in de 30 meter hoge wand komen meterslange "port plugs" om het hete, geladen plasma in ITER te kunnen verhitten en bestuderen. Foto: ITER Organization

Nederlandse bijdragen aan ITER

Egbert Westerhof, hoofd van het onderzoeksthema Fusion Energy bij DIFFER: "Bij DIFFER hebben we de onderzoeksfaciliteit Magnum-PSI, waarmee we als enigen ter wereld wandmaterialen hebben kunnen testen onder de extreme omstandigheden zoals die in ITER zullen voorkomen. Ook werken we aan het voorspellen, meten en beheersen van de grillige processen in het fusieplasma." Naast de onderzoeksgroep bij DIFFER draagt Nederland bij an ITER via het Europese samenwerkingsverband EUROfusion, met onderzoek aan supergeleidende magneten vanuit de Universiteit van Twente, materiaalonderzoek bij ECN en met de unieke masteropleiding over kernfusie aan de Technische Universiteit Eindhoven.

DIFFER-directeur en hoogleraar kernfusie Marco de Baar: "ITER bestaat uit state of the art apparatuur, die speciaal moest worden ontworpen en gebouwd. Daarom hebben we als Nederlandse onderzoekers en bedrijven de handen ineen geslagen in het ITER-NL project." Binnen ITER-NL werden gespecialiseerde systemen ontwikkeld zoals de diagnostiek voor ladingsruilrecombinatiespectroscopie CXRS met TU/e en TNO, het verhittingssysteem ECRH en techniek voor onderhoud op afstand met robotica in het remote handling study center met Heemskerk Innovative Technology. Recent ontwikkelde Nederland ook het meetsysteem VSRS in een samenwerking tussen TU/e, TNO en de DIFFER start-up Chromodynamics.


In 2018 zette DIFFER's Magnum-PSI een wereldrecord. Samen met ITER-onderzoeker Greg De Temmerman stelde het Magnum-PSI team wolfraam wandonderdelen van ITER bloot aan een plasmabombardement vergelijkbaar met een jaar aan ontladingen op vol vermogen in ITER; vergelijkbaar met de hitte en het deeltjesbombardement aan het oppervlak van de zon. Het wandmateriaal bleek daar zoals verwacht goed tegen bestand. Beeld: DIFFER

Magneetkooi

In ITER's tokamak pit komt een cilindervormige cryostaat van 29 meter hoog en breed. Die houdt de metershoge supergeleidende magneten van niobium-tin op hun bedrijfstemperatuur vlakbij het absolute nulpunt. Allemaal om een magnetische kooi te bouwen voor superheet plasma van honderden miljoenen graden Celsius. Pas bij zulke extreme condities vindt kernfusie plaats; zware isotopen van waterstof knallen met hoge snelheid op elkaar en versmelten tot helium, waarbij net als in de zon energie vrijkomt in de vorm van warmte.

Stroom aan het net zal ITER nog niet leveren. De machine is een voor alles onderzoeksproject waarmee wetenschappers de ideale condities voor kernfusie kunnen verkennen. Ook zullen ze technieken testen om de zeldzame fusiebrandstof tritium ter plekke te produceren. Zijn die experimenten succesvol, dan staan de verschillende ITER-partners klaar om tegen het midden van de eeuw elk een eigen demonstratie-fusieenergiecentrale DEMO te bouwen.

President Emmanuel Macron: "ITER is een uitspraak van vertrouwen in de toekomst. Doorbraken in de menselijke geschiedenis zijn altijd voortgekomen uit gewaagde weddenschappen. Het zijn reizen vol tegenslag; in het begin lijkt het er altijd op dat de hindernissen groter zullen zijn dan de wil om te creëren en vooruitgang te boeken. ITER behoort tot de geest van de ontdekking, van de ambitie, met het idee dat de wereld van morgen dankzij de wetenschap beter kan zijn dan die van gisteren."


Artist's concept van de ITER tokamak. Beeld: ITER Organization