Amerikaans kernfusiebedrijf bereikt mijlpaal voor stabiel plasma zonder magnetische velden

Een Amerikaanse kernfusiestartup zegt stabiele thermische plasma’s te kunnen produceren, een essentiële stap naar schaalbare energiewinst.

Tags:

Onderzoekers hebben de neutronenenergie-isotropie gemeten van het Fusion Z-pinch Experiment (FuZE)-apparaat van Zap Energy, wat uniforme neutronenemissies aantoont, een belangrijke indicator van een goed gedragend plasma.

Volgens onderzoekers leveren de bevindingen de sterkste validatie tot nu toe dat hun zogenoemde sheared-flow-stabilized Z pinch-benadering op weg is naar hogere fusieopbrengsten. De doorbraak versterkt het vertrouwen in de doorontwikkeling naar het FuZE-Q-apparaat, waardoor Zap dichter bij praktische fusie-energie komt.

“In essentie geeft deze meting aan dat het plasma zich in een thermodynamisch evenwicht bevindt. Dat betekent dat we de grootte van het plasma kunnen verdubbelen en kunnen verwachten dat er hetzelfde soort evenwicht zal bestaan”, aldus Uri Shumlak, hoofdwetenschapper en medeoprichter van Zap, in een blogpost.

In oktober 2024 onthulde het in Seattle gevestigde Zap Century, het eerste volledig geïntegreerde prototype dat belangrijke technologieën voor een fusiecentrale demonstreerde.

Fusiestabiliteit bevestigd

Zap’s fusieproces is gebaseerd op thermische fusie, waarbij waterstofkernen onder extreme hitte en druk fuseren tot helium, waarbij neutronen met hoge energie vrijkomen die 80 procent van de energie van de reactie dragen. Hoe meer neutronen er worden geproduceerd, hoe groter het energiepotentieel.

Niet alle fusiereacties zijn echter ideaal. Beam-target-fusie, die optreedt wanneer snel bewegende waterstofkernen botsen met stationaire kernen, suggereert plasma-instabiliteit en is niet effectief schaalbaar voor netto-energieproductie.

Thermische fusie produceert neutronen met isotrope energie – uniform in alle richtingen – terwijl beam-target-fusie resulteert in anisotrope emissies, waarbij neutronenenergieën per richting variëren.

Het meten van neutronenisotropie is een eenvoudige manier om te bepalen hoeveel van de fusie in Zap’s FuZE-apparaat echt thermisch is. Als neutronenemissies voornamelijk anisotroop waren, zou dit aangeven dat het systeem niet schaalbaar is voor netto-energiewinst.

Om dit te testen, voerden Zap-wetenschappers een reeks experimenten uit met neutronendetectoren die rond het FuZE-apparaat waren geplaatst. Ze analyseerden 433 plasmaschoten onder identieke omstandigheden en ontdekten dat de neutronenemissies bijna volledig isotroop waren.

Volgens onderzoekers bevestigen de bevindingen dat Zap’s fusieproces stabiel en schaalbaar blijft, wat het vertrouwen in de aanpak om praktische fusie-energie te bereiken versterkt.

Historie

De Z-pinch-technologie kent een lange geschiedenis. In de jaren ’50 leek het Britse ZETA-experiment aanvankelijk succesvol, maar later bleek dat de neutronenproductie voornamelijk afkomstig was van beam-target fusion in plaats van thermische fusie. Dit betekende dat de technologie niet geschikt was voor netto-energieopbrengst, wat leidde tot scepsis rond het gebruik van Z-pinch voor commerciële fusie.

Zap Energy heeft deze valkuil weten te vermijden door gebruik te maken van sheared-flow-stabilized Z pinch, waarmee instabiliteiten die eerdere pogingen tot Z-pinch-fusie dwarsboomden, worden onderdrukt.

Toekomstige stappen

Zap Energy’s volgende stap is om de metingen te herhalen bij hogere energieën in hun FuZE-Q-apparaat. Volgens het eerste onderzoek nam de neutronenisotropie af tegen het einde van elke fusieshot, wat suggereert dat de plasma instabieler wordt net voor het proces stopt. Door dit proces beter te begrijpen, willen onderzoekers verdere verbeteringen doorvoeren om de stabiliteit en duur van de fusie te vergroten.

Tags:

Geef een reactie

Je e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Reacties (1)

  1. Voor welke doelgroep is dit artikel geschreven?
    Ik heb hoger middelbaar onderwijs gevolgd, met exacte vakken en ik kon er geen touw aan vastknopen. Als de doelgroep de geïnteresseerde leek is, is het artikel slecht geschreven.