Avondbijeenkomst 4 februari 2013

Leden en genodigden zijn welkom op de bijeenkomst van maandag 4 februari 2013 om 20:00 uur stipt in de Trefpuntkerk, Louise de Colignystraat 20, 1814 JA te Alkmaar. Op deze avond zal spreken:

prof.em.dr. F.C. Schüller
over
"Een zonnevlam op aarde? Hoe het staat met het ontwikkelen van kernfusie reactoren"

Het convocaat met aanvullende informatie voor de avondbijeenkomst kunt u hier downloaden. Heeft u problemen met het downloaden, dan kunnen deze aanwijzingen u misschien helpen.

Het is nagenoeg 10 jaar geleden dat Niek Lopes Cardozo een voordracht heeft gehouden voor het Genootschap Physica over de toenmalige stand van het kernfusie onderzoek. Toen kon hij met voldoening vermelden dat er net een verdrag was getekend tussen 7 partners om het mondiale ITER project te gaan uitvoeren. ITER, (Latijn: ‘De Weg’), is de afkorting voor International Tokamak Experimental Reactor. De energiebron van de zon en alle andere sterren van het heelal is het kernfusie proces waarbij lichte kerndeeltjes fuseren tot zwaardere kernen waardoor grote hoeveelheden energie vrijkomen. In ITER wordt als het ware een ‘zonnevlam’ op aarde tot stand gebracht in de vorm van een ‘plasma’ waarin de lichte waterstofisotopen Deuterium en Tritium fuseren tot het zwaardere Helium. Het woord ‘plasma’ is de aanduiding voor een zeer heet volledig geïoniseerd gas, de 4e aggregatietoestand van materie naast vaste stof, vloeistof en gas. De bij fusie vrijkomende energie houdt de ’plasma-vlam’ heet genoeg (een paar honderd miljoen graden) om het fusieproces in stand te houden. De opgewekte energiestroom zal in fusie reactoren door stoom turbines omgezet worden in elektriciteit.
In ITER wordt een ringvormig plasma met een volume van een 1000 kubieke meter opgesloten in magneetvelden die worden opgewekt door supergeleidende magneetspoelen. De bouw van ITER is zeer gecompliceerd waardoor pas aan het eind van deze decade plasma pulsen (een kwartier ‘vlam’ met tussenperiodes van 2 uur) opgewekt kunnen worden; eerst met niet-fuserend plasma en rond 2022 met Deuterium-Tritium fusie resulterend in een vermogen tot 500 MW. De EU als leidende partner heeft zich verplicht 40% van de ongeveer 10 miljard Euro bouwkosten op zich te nemen. De VS, Japan, Rusland, China, Zuid-Korea en India nemen ieder voor 10% deel. Het is dus logisch dat ITER binnen de EU gebouwd wordt en wel in Cadarache in Zuid-Frankrijk.
Wat is er in de laatste 10 jaar gebeurd? Uiteraard is er hard gebouwd in Cadarache. Het reactorgebouw zal in 2013 voltooid zijn en belangrijke componenten zijn al ter plaatse. Het ontwerp is nog aanzienlijk verfijnd sinds de ondertekening van het ITER verdrag. In sommige details is er nog flexibiliteit om interessante vondsten uit het wereldwijde onderzoek met kleinere opstellingen te kunnen incorporeren. Het kernfusie onderzoek heeft zich in de voorafgaande 50 jaar gericht op methodes om het grillige medium plasma in bedwang te houden en te besturen, waarvoor zowel ingewikkelde meetmethodes nodig waren als verhitting methodes om het plasma tot ontstekingstemperatuur te brengen. Grotendeels is dit gelukt want zonder deze methodes had het bouwen van ITER geen zin gehad. Voor drie cruciale problemen zullen nog oplossingen gevonden moeten worden om van het experiment ITER tot economische elektriciteitscentrales te komen. De pulsduur van de vlam zal van een kwartier opgerekt moeten worden tot stationair bedrijf, waarvoor speciale reactorwand materialen nog ontwikkeld moeten worden. De vele benodigde maar complexe feedback systemen zullen tot grote bedrijfszekerheid gebracht moeten worden. Dus is er de vraag: komt het allemaal nog op tijd om een mondiale energie crisis te verzachten?

Chris Schüller (1940) behaalde in 1974 zijn doctorstitel Experimentele Natuurkunde aan de Universiteit van Utrecht. Daarna werkte hij mee aan verschillende kernfusie experimenten op het MIT (Cambridge,VS), in Frascati (Italië) en op het FOM-Instituut voor Plasmafysica Rijnhuizen in Nieuwegein. In 1979 trad hij toe tot de Scientific Department van het grootste fusie experiment JET van de EU in Abingdon bij Oxford (VK). In 1983 werd hij daar benoemd tot groepsleider ‘Physics operations’ met de taak om de wetenschappelijke voorstellen van de internationale fusie gemeenschap te vertalen in concrete ‘knob-settings’ voor JET operaties. In 1988 werd hij beroepen tot deeltijd hoogleraar aan de Universiteit van Utrecht in de Experimentele plasmafysica en thermonucleair onderzoek. Deze functie combineerde hij met het leiding geven aan het Nederlandse fusie onderzoek tot 2003. Daarna werkte hij bij de IAEA in Wenen tot 2007 als wetenschappelijk hoofdredacteur van het tijdschrift Nuclear Fusion. Na zijn emeritaat, eind 2005, vervulde hij tot afgelopen jaar diverse functies als voorzitter van wetenschappelijke adviesraden van Europese fusie laboratoria.