ITER en kernfusie

Kernfusie, atomen samenvoegen, energie opwekken.

quote:

Op zondag 6 september 2015 18:39 schreef jatochneetoch het volgende:
Kernfusie, atomen samenvoegen, energie opwekken.

Kort maar krachtig

quote:

Op zondag 6 september 2015 21:20 schreef mannenkokengewoonbeter het volgende:

[..]



Super, dank.

_{Ik durf het bijna niet te vragen....}

Kun je even kort en bondig uitleggen wat het verschil is met energie uit kerncentrales die we nu al hebben?

Kerncentrale: Bombardeert radioactief materiaal met neutronen; hierbij komt energie vrij en nog meer neutronen die de rest van het materiaal als een kettingreactie laat reageren. Door de vrijgekomen neutronen weg te vangen controleer je de reactie en met de opgewekte energie maak je stroom.

Grootste nadelen: stop je met het wegvangen van neutronen, ontploft je centrale (het is immers een kernbom die gecontroleerd ontploft). Radioactief materiaal nodig, wat na gebruik radioactief blijft. Uranium/plutonium is ook nog vrij lastig te verkrijgen (komt niet overal voor en moet vaak ook nog 'verrijkt' worden), ook al heb je weinig nodig.

ITER: warmt 'zwaar water' op tot miljoenen graden; hierdoor gaan de deeltjes spontaan fuseren. Hierbij wordt massa omgezet in energie (e=mc2). Wekt ontzettend veel energie op (sterren werken op dezelfde manier) echter is het nog erg lastig om meer energie op te wekken dan de energie die het kost om het zware water opgewarmd te houden. Zonder de warmte stopt de reactie namelijk. Bovendien verdampt elk materiaal wat we kennen bij die temperaturen, dus hoe houd je dat water bij elkaar en hoe verwarm je het? Is allemaal lastig, en er zijn oplossingen, maar dat is niet zo makkelijk te implementeren als kernenergie.

Voordelen tov kernenergie: zwaar water is niet radioactief en komt veel voor op aarde (komt van nature voor in grote wateroppervlakten, je moet het er alleen wel uit filteren).

Nadelen: tot nu toe erg duur; ITER kan de reactie slechts enkele seconden in stand houden. De vraag is natuurlijk of ITER er ooit in slaagt om de positieve energiebalans te halen.

Minder versimpelde versies staan op wikipedia, uiteraard.

quote:

Op zondag 6 september 2015 21:20 schreef mannenkokengewoonbeter het volgende:

[..]



Super, dank.

_{Ik durf het bijna niet te vragen....}

Kun je even kort en bondig uitleggen wat het verschil is met energie uit kerncentrales die we nu al hebben?

Huidige centrales is kernsplitsing, ITER is kernfusie.

quote:

Op zondag 6 september 2015 21:34 schreef ralfie het volgende:
Nadelen: tot nu toe erg duur; ITER kan de reactie slechts enkele seconden in stand houden. De vraag is natuurlijk of ITER er ooit in slaagt om de positieve energiebalans te halen.

Die vraag beantwoort het ITER-project zelf: dat is niet de bedoeling. Sowieso zal ITER niet in staat zijn de energie naar elektriciteit om te zetten, daar is het niet voor ingerecht.

quote:

Thus ITER is about equivalent to a zero (net) power reactor, when the plasma is burning. Not very useful, but the minimum required for a convincing proof of principle. In ITER the conversion to electricity will not be made

Klikkerdeklik

quote:

Op maandag 7 september 2015 04:49 schreef Mano_ het volgende:

[..]

Klikkerdeklik

Hoeraaa!!!

quote:

Op zondag 6 september 2015 21:34 schreef ralfie het volgende:
Nadelen: tot nu toe erg duur; ITER kan de reactie slechts enkele seconden in stand houden.

Een andere kernfusie-centrale die recent in gebruik genomen is gaat aantonen dat langdurige kernfusie houdbaar is. Wendelstein 7-X zal tot een half uur aan een stuk door opereren: https://en.wikipedia.org/wiki/Wendelstein_7-X

quote:

Op dinsdag 8 september 2015 08:27 schreef mannenkokengewoonbeter het volgende:

[..]

Levert die dan al meer energie op dan ie verbruikt om de reactie in stand te houden ?

Op dit moment levert geen een fusiereactor meer energie op dan ze verbruiken. Ook ITER en deze Wendelstein 7-X zullen dat niet doen. Maar dat is op dit moment niet zo'n belangrijk probleem. Meer energie opleveren dan verbruiken bij de verwarming van het plasma is eigenlijk alleen een kwestie van schaalvergroting.

Maak de reactor 3 keer zo groot en het plasma kan veel beter zijn warmte vasthouden, waardoor het veel makkelijker wordt om meer energie op te wekken dan het kost om te verwarmen.
Net zoals een bad met warm water veel beter warmte vast kan houden dan een kop koffie. Waardoor komt dit?Een vergroting van het volume van een reservoir zorgt verhoudingsgewijs voor een veel kleinere vergroting van het oppervlakte dat dit volume heeft. Maak je het volume bijvoorbeeld 3 keer zo groot waardoor je 3 liter van iets vast kunt houden en verwarmen in plaats van 1 liter, dan wordt oppervlakte van dit volume misschien maar 2 keer zo groot. Warmteverlies treedt voor het grootste deel op aan het oppervlakte van een volume. Hoe groter je de reactor dus maakt, hoe minder warmte je relatief gezien verliest aan het oppervlakte.

Maar zo'n enorme reactor maken kost enorm veel geld. Nu zijn er nog veel grotere andere problemen die kernfusie als energiebron nog onmogelijk maken. Schaalvergroting is enkel een bouwtechnisch probleem en relatief eenvoudig op te lossen.

Zelfs de kleine reactoren van nu kosten al bakken met geld. Wendelstein 7-X is waarschijnlijk het meest geavanceerde bouwwerk wat de mensheid tot nu toe gemaakt heeft... Om een idee te krijgen hoe ingewikkeld dit apparaat is, raadt ik aan deze video-compilate van 3 minuten te kijken. Bijna 10 jaar heeft het gekost om de van te voren gemaakte onderdelen in elkaar te zetten. Dat hele bouwwerk is zo asymmetrisch als maar kan, maar om het magneetveld dat het plasma vasthoudt goed te krijgen, moeten al die ringen perfect geplaatst worden. Prachtig om te zien dat wij dit als mensheid al kunnen maken

Leuk feitje... tegen de tijd dat iter is afgerond verwachten verschillende bedrijven al een kleiner model te hebben. Ik noem even Lockhead Martin als voorbeeld.

quote:

Op dinsdag 8 september 2015 14:38 schreef JaJammerJan het volgende:

[..]

Op dit moment levert geen een fusiereactor meer energie op dan ze verbruiken. Ook ITER en deze Wendelstein 7-X zullen dat niet doen. Maar dat is op dit moment niet zo'n belangrijk probleem. Meer energie opleveren dan verbruiken bij de verwarming van het plasma is eigenlijk alleen een kwestie van schaalvergroting.

Maak de reactor 3 keer zo groot en het plasma kan veel beter zijn warmte vasthouden, waardoor het veel makkelijker wordt om meer energie op te wekken dan het kost om te verwarmen.
Net zoals een bad met warm water veel beter warmte vast kan houden dan een kop koffie. Waardoor komt dit?Een vergroting van het volume van een reservoir zorgt verhoudingsgewijs voor een veel kleinere vergroting van het oppervlakte dat dit volume heeft. Maak je het volume bijvoorbeeld 3 keer zo groot waardoor je 3 liter van iets vast kunt houden en verwarmen in plaats van 1 liter, dan wordt oppervlakte van dit volume misschien maar 2 keer zo groot. Warmteverlies treedt voor het grootste deel op aan het oppervlakte van een volume. Hoe groter je de reactor dus maakt, hoe minder warmte je relatief gezien verliest aan het oppervlakte.

Maar zo'n enorme reactor maken kost enorm veel geld. Nu zijn er nog veel grotere andere problemen die kernfusie als energiebron nog onmogelijk maken. Schaalvergroting is enkel een bouwtechnisch probleem en relatief eenvoudig op te lossen.

Zelfs de kleine reactoren van nu kosten al bakken met geld. Wendelstein 7-X is waarschijnlijk het meest geavanceerde bouwwerk wat de mensheid tot nu toe gemaakt heeft... Om een idee te krijgen hoe ingewikkeld dit apparaat is, raadt ik aan deze video-compilate van 3 minuten te kijken.

Im Zeitraffer: Zusammenbau von Wendelstein 7-X

Bijna 10 jaar heeft het gekost om de van te voren gemaakte onderdelen in elkaar te zetten. Dat hele bouwwerk is zo asymmetrisch als maar kan, maar om het magneetveld dat het plasma vasthoudt goed te krijgen, moeten al die ringen perfect geplaatst worden. Prachtig om te zien dat wij dit als mensheid al kunnen maken

Dikgedrukte vraag ik me dus af. Op basis waarvan zou dit zo zijn dan?

eh, dat legt hij er onder toch uit.

Hier staat het nog eens uitgelegd, maar dan met dieren: http://www.someadvice.nl/een-schaaltje-olifanten/

Het zelfde probleem speelt zich namelijk ook in de natuur af met kleine dieren die hun warmte snel verliezen en grote dieren die moeite hebben hun warmte te verliezen. Op diezelfde manier verliest ook een kleine fusiecentrale veel sneller zijn energie dan een grote fusiecentrale. Er moet dan veel meer energie in het plasma gestopt worden om het op de juiste temperatuur te houden.

quote:

Op zaterdag 12 september 2015 20:53 schreef mannenkokengewoonbeter het volgende:

[..]

goed punt, ben ook benieuwd.

Dat staat er onder. Een volume ~ R3, terwijl een oppervlakte ~ R2. Je verliest warmte aan het oppervlak. De verhouding oppervlak/volume ~ 1/R, dus een grotere R (grotere schaal) betekent minder warmteverlies. Als theoreet wil je dan natuurlijk het liefste R --> oo sturen, maar in de praktijk zal dat wat lastig zijn

Ben zelf trouwens ooit es in de JET geweest in Oxford, een voorloper van ITER. Was erg indrukwekkend. Daar werd al geklaagd over politici met kortetermijnsvisies

A fieldtrip to ITER, a work-in-progress that will test fusion’s feasibility.

China's 'Artificial Sun' achieves fusion breakthrough

https://news.ycombinator.com/item?id=12926297

http://en.people.cn/n3/2016/1103/c90000-9136786.html

After 60 years, is nuclear fusion finally poised to deliver?
It’s been a long time coming, but the world’s top powers are now betting billions on the Iter collaboration to deliver clean, safe, limitless energy for the modern world.

quote:

Tests confirm that Germany's massive nuclear fusion machine really works
At the end of last year, Germany switched on a new type of massive nuclear fusion reactor for the first time, and it was successfully able to contain a scorching hot blob of helium plasma.

But since then, there's been a big question - is the device working the way it's supposed to? That's pretty crucial when you're talking about a machine that could potentially maintain controlled nuclear fusion reactions one day, and thankfully, the answer is yes.

A team of researchers from the US and Germany have now confirmed that the Wendelstein 7-X (W 7-X) stellerator is producing the super-strong, twisty, 3D magnetic fields that its design predicted, with "unprecedented accuracy". The researchers found an error rate less than one in 100,000.

[...]

https://news.ycombinator.com/item?id=13113256
http://www.sciencealert.c(...)machine-really-works
http://www.nature.com/articles/ncomms13493

Fusion energy pushed back beyond 2050.