[Centraal] Kernfusie

Dit is nou echt iets waar groot op moet worden ingezet vind ik. Introduceer desnoods een energiebelasting om onderzoek naar kernfusie te financieren. Als er in 15 jaar een man op de maan gezet kan worden, dan moet het ontwikkelen van beheersbare kernfusie toch ook kunnen mits er maar voldoende middelen voor beschikbaar komen. Vooral ook omdat het een technisch probleem is en geen fundamenteel probleem. We weten al hoe het moet, maar we beheersen de techniek nog niet.

We hebben al een hele mooie kernfusiereactor die nog gratis is ook -de zon- laten we daar maar eens wat meer gebruik van maken.

Een link naar deze site mag op z'n minst niet ontbreken in dit topic

http://www.iter.org/

quote:

Op maandag 22 april 2013 22:01 schreef Schonedal het volgende:
We hebben al een hele mooie kernfusiereactor die nog gratis is ook -de zon- laten we daar maar eens wat meer gebruik van maken.

Het beheersbaar maken van kernfusieenergie zal op termijn toch nodig zijn voor de mensheid aangezien we niet eeuwig van de zon gebruik zullen kunnen maken. Verder is het maar de vraag of het zo efficiënt is om veel grondstoffen in te zetten om, vergeleken met een eigen kernfusieenergiebron, zonneenergie op te vangen. Kernfusie kan veel meer energie opleveren dan het afvangen van straling van de zon.

quote:

Op maandag 22 april 2013 23:23 schreef editoor het volgende:
Dat wordt niet voor niets duurzame energie genoemd, met de nadruk op "duur". Hoeveel geld je er ook tegen aangooit, de komende 100 jaar zitten we gewoon nog vast aan kolen gas en kernenergie, zolang er geen goede alternatief gevonden wordt.

Maar goed, we weten dat het opwekken van kernfusieenergie mogelijk is, er zijn volgens mij geen theoretische belemmeringen meer op dat gebied. Het enige wat nog mist is de technische beheersbaarheid van het proces, maar dat kan snel veranderen als er meer financiële middelen voor beschikbaar komen en er meer druk achter het onderzoek gezet gaat worden. Het gedonder rond de locatie van ITER laat echt wel zien dat het niet nodig is om nog 100 jaar aan kolen, gas en kernsplitsingsenergie vast te zitten.

Het is verschrikkelijk moeilijk om het proces in gang te houden omdat de stof steeds andere vormen (ongelimiteerd?) vindt om zich buiten controle te stellen. Bron ben ik vergeten.

Zonneënergie is al zo goed als kosten-effectief tov kolen/olie/gas en wordt alleen nog maar goedkoper. Laten ze daar nu eens echt veel geld tegenaan gooien.

Denk dat over 30 jaar de eerste commerciële kernfusiecentrales wel draaien.

quote:

Op dinsdag 23 april 2013 13:22 schreef tfors het volgende:
Het is verschrikkelijk moeilijk om het proces in gang te houden omdat de stof steeds andere vormen (ongelimiteerd?) vindt om zich buiten controle te stellen. Bron ben ik vergeten.

Zonneënergie is al zo goed als kosten-effectief tov kolen/olie/gas en wordt alleen nog maar goedkoper. Laten ze daar nu eens echt veel geld tegenaan gooien.

Zonne energie werkt goed op kleine schaal. Als je het grootste gedeelte van energie uit zon wilt halen krijg je grote problemen.
Hoe zorg je dat je dag en nacht altijd genoeg en niet te veel stroom hebt? (en bij plotselinge bewolking)
Waar laat je al die zonnepanelen?
Waar bouw je ze van? Grondstoffen om ze te maken raken op en kosten geld, want komt allemaal uit china.
Nederland heeft weinig zon uren, dus zouden wij moeten importeren wat geld kost.

zie hier: W&T / De overstap naar zonne-energie erg dichtbij? #2

quote:

Op dinsdag 23 april 2013 15:21 schreef jatochneetoch het volgende:
Denk dat over 30 jaar de eerste commerciële kernfusiecentrales wel draaien.

Dat dachten 'ze' in 1950 ook en elk jaar daarna bleef het: over 30 jaar...

Maar ITER, die als 'vooruitstrevend' doel heeft om een kwartier lang meer energie op te leveren dan er ingestoken wordt gaat pas over 10 jaar voor het eerst draaien en de eerste deuterium/tritium fusie moet over 15 jaar gaan plaats vinden (plasma != fusie). Als alles volgens planning gaat (en dat is tot nu toe niet zo geweest!). En dan nog wordt niks met die opgewekte warmte gedaan. De daarop volgende DEMO reactor moet dan gaan aantonen dat fusie commercieel toepasbaar is, dus met extractie van de overtollige warmte en omzetting naar elektriciteit.

De compleet nieuw te bouwen DEMO reactor moet voor het eerst gaan draaien tegen 2040, over 30 jaar dus. Als er tenminste niet weer eerst 25 jaar politiek gesteggeld wordt voordat er een beslissing genomen wordt. Bovendien is het te verwachten dat er vele vertragingen ontstaan door problemen net als met ITER. En dan is er nog de vraag over de financiering. Maargoed, DEMO moet aantonen dat het mogelijk is om voor langere perioden het fusie proces aan de praat te houden. De kennis opgedaan met DEMO wordt dan ingezet voor de PROTOtype centrale van een commerciele reactor. Tegen de tijd dat PROTO draait is -als alles meezit- zijn we weer een of twee decennia verder.

Dus, ja, misschien dat we over 30 of 40 jaar een demo reactor hebben. Misschien. En dan? Dan moet de techniek nog uitgerold gaan worden voordat het daadwerkelijk enige impact heeft op de maatschappij. Grote centrales van 4 tot 7 GW worden ons voorgehouden die ongetwijfeld vele jaren duren om te bouwen waarbij productiecapaciteit van de zeldzame en ultra high-tech componenten nog eens de aantallen remmen. We mogen uitermate blij zijn als er al uberhaupt één commerciele fusiecentrale draait tegen 2050 -2070 is al realistischer imho- en daarna duurt het nog vele jaren voordat we fusie tussen de lijstje generatoren in de wereldwijdeproductie statistieken tegen komen. Als alles volgens plan gaat.

Maar voor het zover is moeten nog wat problemen opgelost worden, zoals het ontwikkelen van materialen die extreem hoge temperatuur en neutronenfluxen met een hoge energie weerstaan in een 24/7 omgeving.
Of hoe de tritium breeding factor positief te krijgen is: Tritium komt op aarde in de natuur niet voor en wordt tot nu toe in kleine hoeveelheden gemaakt tegen gigantisch hoge kosten in kerncentrales (CANDU vooral), dus elke fusiecentrale moet zijn eigen tritium breeden. Het zal al lastig genoeg zijn om de breeding factor positief te krijgen maar een lage breeding factor zorgt er ook nog eens voor dat het lang duurt voordat er weer genoeg tritium is om de volgende fusiereactor op te starten. Nu al hamsteren van tritium heeft geen zin want tritium heeft een halfwaardetijd van 7 jaar, in opslag verdwijnt het dus als sneeuw voor de zon. Ook dit zorgt ervoor dat de uitrol van fusiecentrales initieel langzaam zal verlopen.

Dus factoren waarom ik de komende decennia geen rol voor fusie weggelegd zie zijn:
- Politiek gesteggel
- Geld om het enorm dure onderzoek te financieren
- Materiaalkunde ('unobtainium')
- Trage rollout door lage positieve breeding factor (als die al positief te krijgen is!) en productiecapaciteit van ultra high-tech materialen en apparatuur.

En terwijl we decennia lang wachten of en wanneer fusie commercieel beschikbaar komt, wordt hernieuwbare energie steeds goedkoper wat het commerciele plaatje voor die extreem dure fusiecentrales niet beter maakt.

Mijn conclusie is dan ook: too little, too late. Maar het is goed om op meerdere paarden te wedden en de onderzoekinspanning zal tevens interessante en nuttige neveneffecten hebben, dus ik wens ze veel succes toe.

[ Bericht 0% gewijzigd door cynicus op 24-04-2013 17:01:34 ]

mooie duidelijke post.
ik geloof wel dat het onderzoek naar fusie reactoren een ideaal middel is voor toekomstig gebruik , al dan niet op aarde.
eerste producties zijn altijd groot & lomp , mettertijd veranderd het ontwerp door trial & error . kan misschien nog wel 100 jaar duren eer er een werkend model is maar als die er is zal het hard gaan.

quote:

Op woensdag 24 april 2013 16:12 schreef cynicus het volgende:
Maar voor het zover is moeten nog wat problemen opgelost worden, zoals het ontwikkelen van materialen die extreem hoge temperatuur en neutronenfluxen met een hoge energie weerstaan in een 24/7 omgeving.
Of hoe de tritium breeding factor positief te krijgen is: Tritium komt op aarde in de natuur niet voor en wordt tot nu toe in kleine hoeveelheden gemaakt tegen gigantisch hoge kosten in kerncentrales (CANDU vooral), dus elke fusiecentrale moet zijn eigen tritium breeden. Het zal al lastig genoeg zijn om de breeding factor positief te krijgen maar een lage breeding factor zorgt er ook nog eens voor dat het lang duurt voordat er weer genoeg tritium is om de volgende fusiereactor op te starten. Nu al hamsteren van tritium heeft geen zin want tritium heeft een halfwaardetijd van 7 jaar, in opslag verdwijnt het dus als sneeuw voor de zon. Ook dit zorgt ervoor dat de uitrol van fusiecentrales initieel langzaam zal verlopen.

Er zijn ook reactiemethoden die onderzocht worden die geen gebruik maken van tritium en waarbij geen neutronen vrij komen.
https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_power#p-11B_fuel_cycle

quote:

Op woensdag 24 april 2013 18:00 schreef Kowloon het volgende:

[..]

Er zijn ook reactiemethoden die onderzocht worden die geen gebruik maken van tritium en waarbij geen neutronen vrij komen.
https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_power#p-11B_fuel_cycle

Ja, waterstof ipv tritium gebruiken lost één probleem op maar introduceert tegelijkertijd een paar nieuwe. We hebben het dan ook niet meer over de ITER, DEMO en PROTO fusie reactoren:

quote:

Under reasonable assumptions, side reactions will result in about 0.1% of the fusion power being carried by neutrons.[10] At 123 keV, the optimum temperature for this reaction is nearly ten times higher than that for the pure hydrogen reactions, the energy confinement must be 500 times better than that required for the D-T reaction, and the power density will be 2500 times lower than for D-T. Since the confinement properties of conventional approaches to fusion such as the tokamak and laser pellet fusion are marginal, most proposals for aneutronic fusion are based on radically different confinement concepts, such as the Polywell and the Dense Plasma Focus.

Oftwel de tokamak vorm van de ITER-achtige reactoren moeten heel veel groter worden om dezelfde energieopbrengst te hebben en zijn daarbij veel destructiever voor het materiaal waarmee de torus is gebouwd. Oftwel 'unobtanium'².

Dan kom je uit op reactor ontwerpen als Polywell die tot nu toe een nog veel grotere input vs output energie hebben (oftwel die hebben een nog langere weg te gaan voordat ze netto energie opwekken).

quote:

Nederlandse doorbraak kernfusie

De onderzoeksgroep voor supergeleiding van de Universiteit Twente heeft een technologische doorbraak bereikt die cruciaal is voor het succes van kernfusiereactoren. De vinding betreft een ingenieus en robuust supergeleidend kabelsysteem in de fusiereactor.

De verbetering van deze supergeleiders maakt kernfusie-energie straks betrouwbaarder. De Twentse technologische oplossing is uniek in de wereld, zo maakte de universiteit zaterdag bekend. Het onderzoek is een project in het kader van het Green Energy Initiative van de Universiteit Twente.

'De wereldwijde ontwikkeling van kernfusiereactoren is in volle gang en krijgt door deze doorbraak een nieuwe impuls. Onze nieuwe kabels zijn al uitvoerig getest door twee instituten', zegt onderzoeker/projectleider Arend Nijhuis. China heeft interesse getoond om de technologie te gaan gebruiken bij de bouw van een zogeheten demo-reactor. Nijhuis verwacht dat het Twentse systeem een wereldwijde standaard zal worden.

Bij kernfusie smelten atoomkernen samen waarbij enorme hoeveelheden warmte vrijkomen. Daarmee is dan weer energie op te wekken. Kernfusie is een heel complex proces, benadrukt Nijhuis. Er zijn enorm sterke magneetvelden nodig om het extreem hete plasma (150 miljoen graden Celsius) waarin de kernfusie plaatsvindt, in toom te houden. Dit kan alleen met supergeleiders, maar slijtage en opwarming gaven een tijd lang problemen.

Extreme omstandigheden
'Het zoeken was daarom naar oplossingen om de extreme omstandigheden te kunnen weerstaan', aldus Nijhuis. Precies dat probleem is nu door de Twentse onderzoekers opgelost door een uitgekiende manier van vervlechten van de supergeleidende kabels. De mogelijkheden om het zogeheten plasma aan te sturen zijn nu significant toegenomen.

Meerdere landen doen al jaren onderzoek naar kernfusie. 's Werelds grootste kernfusiereactor ITER is in aanbouw in het Franse Cadarache en zal naar verwachting vanaf 2020 gaan draaien als samenwerkingsproject van de VS, EU, Rusland, India, Japan, Zuid-Korea en China. Een in 2006 opgerichte taskforce, waarvan de Twentse onderzoeksgroep deel uitmaakt, staat ITER met adviezen bij.

China en Zuid-Korea zijn nu bezig met de opvolger van ITER en halverwege deze eeuw zullen waarschijnlijk de eerste commerciële kernfusiereactoren draaien, verwacht Nijhuis. Het grote voordeel van kernfusie boven kernsplitsing is dat is het niet gevaarlijk is.

'Bij een ongeluk gebeurt er niks. Het kernfusieproces dooft hoogstens uit', schetst Nijhuis. 'Ook zijn er geen radioactieve reststoffen die je voor honderden jaren moet opbergen.' Het gaat om een schone, onuitputtelijke energiewinning die voor miljoenen jaren energie kan leveren.