Super-X voert hitte 10x beter af in fusie-energiecentrales

Er is een doorbraak bereikt in het beheer van de hitteafvoer in toekomstige fusie-energiecentrales. Het innovatieve ‘Super-X’ ontwerp voor de afvoerende wand, ook wel divertor genoemd, doet dit tien keer sneller dan traditionele ontwerpen.

De resultaten zijn gepubliceerd in Communications Physics en Nature Energy. Deze doorbraak opent nieuwe wegen voor de verbetering van het ontwerp van toekomstige fusie-installaties en brengt ons een stap dichter bij het realiseren van fusie-energie als een betrouwbare energiebron.

Onderzoekers van het Dutch Institute for Fundamental Energy Research (Differ) en de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) hebben samen met internationale partners experimenten uitgevoerd op de Britse fusie-installatie Mast Upgrade in Culham. Er werd aangetoond dat het Super-X ontwerp de hittebelasting meer dan tienvoudig kan verminderen in vergelijking met conventionele ontwerpen. Dit is een belangrijke stap in het realiseren van schone, veilige en betaalbare commerciële fusie-energiecentrales.

Het Super-X ontwerp kenmerkt zich door een langere divertor met uitgebreidere ‘benen’ van plasma, waardoor er meer ruimte is om het plasma af te koelen voordat het de wanden van de divertor bereikt. Deze aanpassing maakt het mogelijk om de gewenste, mildere omstandigheden in de Super-X configuratie gemakkelijker te controleren dan in conventionele ontwerpen.

De nieuwe resultaten zijn een wereldprimeur: de onderzoekers hebben aangetoond dat de Super-X benadering het mogelijk maakt om de afvoer van hitte te regelen zonder invloed op de tegenoverliggende divertor of de kern van het plasma waar de fusie-energie wordt geproduceerd. Dit verhoogt het vertrouwen in het bereiken van een geschikte afvoersoplossing voor fusie-energiecentrales en bouwt voort op eerdere bevindingen dat de Super-X configuratie op MAST Upgrade de integratie van een heet plasma met koude omstandigheden in de divertors vergemakkelijkt.

De experimenten toonden verder aan dat zelfs een bescheiden wijziging van de divertorbenen ten opzichte van het conventionele ‘korte-benen’ ontwerp al aanzienlijke voordelen biedt bij het beheersen van de fusiehitte. Dit komt overeen met voorspellingen uit computermodellen die een verbeterd begrip van het divertorontwerp tonen. Toekomstige fusieprojecten kunnen daarom profiteren van aanzienlijk verbeterde divertoromstandigheden en hitteafvoercontrole, terwijl de technische complexiteit in balans wordt gehouden.