Het begrip Kernfusie:

Door Candice gepubliceerd in Wetenschap en onderwijs

Het begrip kernfusie:

Deze is al twee jaar oud, maar ik had er het e.e.a. aan te herstellen en daardoor plaats ik het nu opnieuw.

9dd2f7082040e95ccf0805d9ad413399_medium.

Kernbommen zijn er wel genoeg op Aarde en twee kleintjes hebben de Wereld begin Augustus 1945 laten zien wat ze kunnen veroorzaken. En dat waren feitelijk atoomsplitsingbommen.

En een waterstofbom (veel krachtiger) is een kernfusiebom om het simpel te zeggen.

 

 

 

 

https://tallsay.com/page/4294968733/het-manhattan-project

En dat je altijd gestoorde barbaren hebt ... bewezen de Sovjetbarbaren.

 

https://tallsay.com/page/4294968896/tsar-bomba

En kernreactors zijn ook bekend ... en we weten ook dat het mis kan gaan met kernreactors.

 

Maar wat is kernfusie?

Heel simpel gezegd is kernfusie een bron van energie wat elektriciteit zou kunnen leveren op grote schaal. De technologie is schoon, veilig en CO2 neutraal en produceert geen langlevend radioactief afval.

Perfecte energievoorziening ... maar waarom maken we er dan nog geen gebruik van? Omdat na al die decennia, vol met onderzoeken, de technologie nog steeds niet verder gekomen is dan zeg maar het niveau van een kind dat naar de lagere school gaat. Het is dus een heel erg moeilijke materie.

Voor we echt effectief op industriële schaal energie zullen kunnen opwekken uit kernfusie zitten we al voorbij de helft van deze eeuw en dus zullen velen van ons het ook niet eens meer meemaken. Maar troost u, ik kan dan echt niet meer staan te springen en juichen om mijn gelijk.

c8c9dd73a3b67f3ea4f38e5dfce076f4_medium.

Dit is bouwen met normen die echt heel streng zijn. Elke mm3 beton moet echt perfect zijn en alles wordt tot in de allerkleinste details gecontroleerd.

Omdat de gevolgen niet zo heel erg leuk zullen zijn als er een scheurtje of lekkage plaats gaat vinden als het eenmaal in gebruik is.

Op de foto ziet u een bouw waar ik al mijn geld wel voor zou willen weggeven om er de bouwkundige tekeningen voor te mogen maken. Twijfel er niet aan dat ik dat ken. Puur de bouwtekeningen.

Dit is de bouw van ITER en dat is een erg groot internationaal samenwerkingsproject met als doel de wetenschappelijke en technische haalbaarheid aan te tonen van kernfusie als zijnde energiebron en dat project is een idee uit 1985 en kwam serieus voort uit een informeel gesprek van twee mannen die de Wereld veranderden. De ene was een oud-acteur die de Amerikanen weer trots op hun leger maakte en de andere was een man die begreep dat het gedaan was met de macht van het Oostblok. Ronald Reagan en Michail Gorbatsjov. En de huidige partners aan dit project zijn op dit moment: De VS, Rusland, de EU, Japan, Zuid-Korea, China en India.

En dit superieure project vind u in Frankrijk en wel in de gemeente Saint-Paul-lès-Durance en dat ligt hemelsbreed 50 km af op vijf over zeven van Marseille. En om nog preciezer te zijn ligt het dan in een (meen) voormalig gehucht en wat bovenin die gemeente ligt en dat heet Cadarache.

765a3925cec8d8515bb134afb8f426b7_medium.

Maar wat is kernfusie nou precies?

Kernfusie is het doen samensmelten van de kernen van verschillende atomen en waarbij een andere, zwaardere kern wordt gevormd. En wanneer de atomen van een licht element, zoals dus waterstof, samensmelten wordt een deel van die massa omgezet in energie. Ongeveer 2/3 deel. Dat is dus als het met lichte elementen wordt gedaan, maar wanneer we zwaardere atomen laten fuseren (en dat is dus samensmelten) dan kost het juist energie. En het element ijzer (Ferrum) wordt in dit geval als de overgangsfase van licht en zwaar gezien. IJzer smelt overigens vanaf 1500 graden.

Even terzijde, maar waar wel het hele idee achter kernfusie vandaan komt. Namelijk waar de sterren (zoals de Zon) hun energie vandaan halen.

Iedere seconde zet onze zon rond de 700 miljoen ton waterstof om in ongeveer 695 miljoen ton helium en het verschil van zeg 5 miljoen ton is dan in energie omgezet.

Kernfusie is absoluut geen kettingreactie - wat je dus bij atoombommen wel hebt - en er komen dan ook geen deeltjes vrij die een nieuwe fusie kunnen veroorzaken. En om het kernfusie proces aan de gang te kunnen houden is er een extreem hoge temperatuur (en druk) nodig. En dan moet u denken aan de temperatuur die het middelpunt van een ster heeft. En bij onze Zon is dat 15 miljoen graden.

En waar kernsplitsing voor radioactieve troep zorgt ..... doet kernfusie dat niet en daarom is het dus een serieuze optie als energiebron. Overigens kan het vat waarbinnen de bestraling plaatsvindt wel lelijk radioactief worden.

91dc2d6696d1fd913d6d6d76999fb0a1_medium.96a62aba801625a3893e97ba20e53fa5_medium.

Kent u scheikunde? Dat is wel noodzakelijk als u kernfusie wilt laten ontstaan. En dan red u het niet met middelbare school scheikunde. En dit stukje leen ik gewoon even van Wikipedia, want daar leggen ze het uitstekend uit.

Bij de kernfusie die in fusiereactoren toegepast wordt, worden een deuteriumkern (waterstof met 1 neutron) en een tritiumkern (waterstof met 2 neutronen) omgezet in een helium-4 kern, een neutron en een grote hoeveelheid energie. 17,6 MeV.

Deuterium of 2H (soms waterstof twee genoemd); is een stabiele isotoop van waterstof.

Tritium of 3H; is ook een isotoop van waterstof, met in de atoomkern 1 proton en 2 neutronen en bij standaardtemperatuur en -druk is Tritium een gas, net als "gewone" waterstof.

Isotopen; zijn atomen van hetzelfde chemische element.

Helium-4 of 4He; is een stabiele isotoop van het edelgas Helium.

MeV; eV is de afkorting voor elektron Volt en is een eenheid in de energie die voornamelijk gebruikt wordt in de fysica (atoom-, deeltjes- en vaste stoffysica). En MeV staat voor Mega elektron Volt.

Om deze kernen te laten samensmelten is een hele grote bewegingsenergie nodig om de kernen bij elkaar te laten komen en dan zijn ze al ontdaan van hun elektronenschillen.

U kent vast wel het begrip plasma? Toch?

Plasma is dus gewoon echt niets anders dan een gas dat bestaat uit positief geladen atoomkernen en negatieve vrije elektronen en een andere - maar heel wat minder vlot klinkende - naam is:

De vierde aggregatietoestand (de fysische staat waarin een materie zich bevindt).

Zodra de kernen dicht genoeg bij elkaar komen ... krijgt de aantrekkende sterke kernkracht er vat op en kan de afstotende kracht tussen positieve kernladingen tenietgedaan worden en dan vindt er dus fusie plaats. Waterstofisotopen hebben hiervoor pas voldoende snelheid bij 15 miljoen graden. Kern van onze Zon is ook 15 miljoen graden weet u nog? Maar voor een acceptabele fusieopbrengst moet de temperatuur echter nog ongeveer tien keer zo hoog liggen, oftewel rond de 150 miljoen graden en dat valt nog niet mee. Om de atomen onder aardse omstandigheden zo heet te krijgen dat ze een plasma worden, wordt er elektrische stroom door het gas gejaagd of ze bestralen de atoomkernern met microgolfstraling.

Het plasma wat vrijkomt na de verhitting mag absoluut niet de wand van de reactor raken, die smelt dan echt en dus houden ze dat bij elkaar in een ringvormig magnetisch veld.

62d2ba077224a7d75e11e1de9738fdab_medium.18553a1cece86df85e3a8f95f6d9c0a0_medium.

Schema van hoe de reactor van ITER eruit ziet.

Gigantische doorbraak:

Tot nu toe was er dus nog geen materiaal gevonden wat die zo gigantische hitte van het plasma kon weerstaan, maar toen kwamen er dus een paar wetenschappers uit Eindhoven - werkend voor het Eindhovense Energie Instituur Differ - die wat aan het testen waren door het aanbrengen van een enkel laagje vloeibaar metaal bestaand uit én lithium én tin op de binnenkant van de reactorwand aan te brengen en wat blijkt nou?

Deze laagjes tin en lithium blijken de temperatuur zelf te reguleren en ook in balans te houden. Ook bij het laten oplopen van de temperatuur in de proefopstelling, zorgde het laagje er nog voor dat de temperatuur van de wand redelijk constant bleef.

Als de temperatuur bij zo'n reactie stijgt, verdampt er ook meer vloeibaar metaal. En dat vormt dan gaswolkjes van metaal boven het vloeibare laagje. En die wolkjes functioneren als een soort schild. Het metaalgas voert meer energie af dan het vloeibare metaal, waardoor de temperatuur niet verder stijgt.

En omgekeerd houdt het laagje de temperatuur ook op peil. Wanneer de reactortemperatuur daalt, slaat de metaaldamp weer neer en waardoor dan dus weer minder energie wordt opgenomen en de temperatuur van de wand ..... toeneemt. Op die manier houdt het metaallaagje de temperatuur dus relatief constant.

Handige jongens die Nederlanders! En ze haalden er de vakbladen mee.

https://www.nature.com/articles/s41467-017-00288-y

De nieuwe wand-techniek wordt waarschijnlijk voor het eerst gebruikt in de testreactor Demo, die nu nog moet worden ontwikkeld. Het duurt dus waarschijnlijk nog wel even voor de techniek echt wordt toegepast; volgens de Europese planning wordt Demo namelijk pas na 2050 in gebruik genomen.

Pas als die testfase goed is verlopen, zal de kernfusie-techniek misschien worden overgenomen door commerciële bedrijven. En het zal dus ook nog heel wat jaartjes duren voor u uw laptop aansluit op een door kernfusie gereguleerde energiewandcontactdoos.

9542c9a651b020f431a46d865f5a349d_medium.

*Candice*

09/08/2019 14:36

Reacties (4) 

1
09/08/2019 23:01
Boeiende materie.
Het is maar te hopen dat er over tientallen jaren nog voldoende knappe koppen zijn die dit voor elkaar kunnen krijgen. Daar heb ik zo mijn twijfels over.
1
10/08/2019 05:45
Daar heb ik ook mijn twijfels over, want om de een of andere reden blijft kernenergie iets waar een (onterechte) vloek op rust.
1
10/08/2019 09:46
Ik denk soms eerder dat de intelligentie van de mensheid heel hard bezig is terrein te verliezen, vooral door de kwaliteit van het onderwijs.
1
10/08/2019 09:55
Daar begint het. Als rekenen al niet meer belangrijk is ... dan ben je echt slecht bezig. En het is niet eens alleen rekenen, maar rekenen is wel van belang bij scheikunde, wiskunde, natuurkunde, boekhouden, bedrijfs- rekenen en nog bij veel meer ... maar een 3 is tegenwoordig meen ik al goed genoeg. En ze vertrouwen maar op rekenmachines .... maar hoe goed die ook zijn, ze tonen geen berekeningen en als je dus een verkeerd iets intikt ... kun je niet achteraf controleren of je ergens een fout hebt gemaakt.
Copyright © Tallsay.com. Alle rechten voorbehouden.
Door gebruik te maken van deze website geef je aan dat je onze Algemene voorwaarden en ons Privacy statement accepteert