Thomas Morgan krijgt Vidi-beurs voor vloeibare beschermlaag fusiereactor

May 23rd 2019

Natuurkundige Thomas Morgan van DIFFER krijgt een van de prestigieuze Vidi-beurzen van NWO voor onderzoek naar het idee van vloeibaar metaal als beschermlaag voor de wand van een fusie-energiecentrale. Vloeibaar metaal is een veelbelovend idee voor zo'n kunstmatige zon, omdat het zichzelf kan repareren en zelfs beschermen tegen de extreme condities in fusiereactoren. De levensduur van de reactorwand is een van de grootste uitdagingen in het internationale onderzoek aan fusie-energie.


Thomas Morgan bij DIFFER's onderzoeksfaciliteit Magnum-PSI. Credit: DIFFER / Bram Lamers

Oppervlak van de zon

Fusie-onderzoekers willen schone, veilige en ruim voorradige energie opwekken door de energiebron van de zon na te bootsen. De wand van een fusiereactor krijgt het daarbij zwaar te verduren: de uitlaat of divertor moet net zo'n hevige warmtebelasting en deeltjesbombardement aankunnen als aan het oppervlak van de zon. "In 2025 beginnen de experimenten met de ITER-reactor", vertelt Thomas Morgan. "Daar zoeken we al de limiet van bestaande materialen op, zoals vast wolfraam." Maar in de energiecentrales na ITER zijn zelfs stevigere oplossingen nodig die maanden of jaren zonder onderhoud kunnen.

Morgan: "In dit project gaan we het idee testen van een beschermende metaallaag die over de wand van de divertor stroomt. Het idee is dat je die laag continu aan kunt vullen om erosie tegen te gaan. En beter nog, de dampwolk die er automatisch boven komt te hangen zorgt dat een deel van de hitte niet eens de wand bereikt."


Experiment met vloeibaar tin in het hete, dichte plasma van DIFFER's opstelling Pilot-PSI. Het vloeibare metaal reguleert zijn eigen temperatuur: als er meer hitte uit het plasma op het oppervlak komt, verdampt er vanzelf meer metaal en beschermt de dichtere damplaag het oppervlak zodat dat weer af kan koelen. Credit: DIFFER

Thomas Morgan en zijn onderzoeksgroep doen hun onderzoek met DIFFER's faciliteit Magnum-PSI, de enige laboratoriumopstelling ter wereld die materialen kan testen onder de extreme omstandigheden in een fusiereactor. Ze testen in de opstelling vloeibare metaallagen van bijvoorbeeld tin of lithium onder dezelfde condities als in ITER. Dat internationale project wordt nu gebouwd in Zuid-Frankrijk en heeft al gekozen voor een reactorwand van wolfraam. Aan het ontwerp van demonstratie-energiecentrales na ITER ("DEMO"-reactoren) wordt nu gewerkt.

"Het zou fantastisch zijn om fusie-energie dichterbij te brengen met een zelf-reparerende wand voor DEMO", vindt Morgan.


DIFFER's onderzoeksfaciliteit Magnum-PSI is de enige laboratoriumopstelling ter wereld die materialen kan testen onder de extreme omstandigheden in een fusiereactor. Credit: DIFFER / Bram Lamers

VIDI beurs

De VIDI beurzen stellen wetenschappers in staat om hun eigen groep op te richten rond een vernieuwend onderzoeksonderwerp. VIDI is onderdeel van de Vernieuwingsimpuls van NWO, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek. De beurs heeft een looptijd van vijf jaar en omvat een bedrag van 800.000 Euro, genoeg om twee promovendi en een post-doc onderzoeker aan te stellen. DIFFER vult de VIDI-beurs van Thomas Morgan aan met een eigen investering van 200.000 Euro.

MEER INFORMATIE

NWO-persbericht over Vidi-toekenningen
Plasma Material Interactions group
Thomas Morgan op Youtube: kunnen we het energieprobleem oplossen met zeewater?

 

EERDER NIEUWS OVER VLOEIBARE METAALWANDEN

Metaaldamp beschermt wand van fusiereactor
Thomas Morgan leidt Europees werkpakket naar vloeibare metaalwanden
3D-geprinte houder voor vloeibaar metaal als bescherming voor fusiereactoren