Bouw fusiereactor gaat laatste fase in

De officiële ceremonie van dinsdagochtend is hier terug te zien, voorafgegaan door een virtuele rondleiding op de ITER-site.

Stilaan krijgt de experimentele fusiereactor ITER vorm. Aan het gigantische complex wordt al sinds 2008 gewerkt op een site in Cadarache, niet ver van Aix-en-Provence. Maar de ‘reis’ – de betekenis van ITER in het Latijn – is nog lang niet ten einde. Volgens de laatste planning (die al meermaals werd aangepast) zal de reactor niet voor het einde van 2025 klaar zijn en pas dan voor de eerste keer plasma produceren. Dat laatste bovendien enkel op basis van deuterium (‘zware waterstof’). Voor echte, volwaardige kernfusie is het nog wachten tot 2035, wanneer wetenschappers in ITER deuterium zullen doen samensmelten met tritium tot helium – waarbij dus energie vrijkomt.

Toch was dinsdag een mijlpaal, want nadat de afgelopen jaren uit de hele wereld reactorcomponenten naar Zuid-Frankrijk zijn verscheept, werden deze nu voor het eerst samengevoegd. Zo heeft ITER wel wat weg van een legobouwdoos, met het verschil dat de ‘blokjes’ niet door een en dezelfde fabrikant worden gemaakt. Integendeel, de componenten worden geproduceerd door bedrijven en onderzoeksinstellingen uit de 35 partnerlanden van ITER. Aan sommige onderdelen werken zelfs meerdere landen tegelijk. De coördinatie van die internationale samenwerking is dan ook een immense uitdaging die qua complexiteit kan wedijveren met het technische luik van de engineering van de grootste fusiereactor ooit gebouwd.

Zo is India verantwoordelijk voor de bouw van de ‘cryostat’, een cilindrisch gevaarte van bijna 4.000 ton roestvrij staal dat in omtrek zo groot is als Stonehenge. Het zal dienen als koeling voor het reactorvat erbinnen in en voor de supergeleidende magneten. De basis van de cryostat werd in mei op de betonnen fundering van het tokamakgebouw geplaatst. ‘Tokamak’ is een samentrekking van de Russische woorden voor ‘torusvormig’ (een donutvorm), ‘ruimte’, ‘magnetisch’ en ‘spoelen’. Sinds de ontwikkeling van de eerste tokamaks in de jaren vijftig van de vorige eeuw gelden ze nog steeds als de beste reactors om kernfusie op te wekken en (vooral) te onderhouden – in een tokamak wordt het fusieplasma op zijn plaats gehouden met sterke magnetische velden. Doordat de cryostat net als de betonnen behuizing eromheen een twintigtal ‘ramen’ heeft (voor onderhoud) krijg je binnenin het tokamakgebouw het gevoel dat je in het Colosseum in Rome staat.

De betonnen behuizing van het tokamakgebouw. © ITER

Van de VS tot Korea

De immense supergeleidende magneten (achttien verticale en zes horizontale spoelen) worden dan weer gemaakt door bedrijven uit China, Europa, Japan, Korea en Rusland. Deze magneten moeten het 150 miljoen graden hete plasma – tien keer zo heet als het binnenste van de zon – op z’n plaats houden, netjes tussen de wanden van het reactorvat en de centrale ‘zuil’. Binnenin die zuil zit ook een magneet, en wel de krachtigste van de hele tokamak: een spoel die als hij aanstaat een veld produceert van wel 13 tesla, genoeg om een vliegtuig op te tillen. In tegenstelling tot de andere magneten dient deze magneet – die volledig gebouwd wordt door de Verenigde Staten – niet om het plasma op te sluiten, maar wel om er een stroom doorheen te jagen. Dit zal gebeuren in ‘pulsen’ van telkens enkele honderden seconden. Tijdens zo’n puls wordt het plasma gevormd en de temperatuur de hoogte ingejaagd.

Magneet, gearriveerd vanuit Japan. © ITER

Het reactorvat, ten slotte, wordt gebouwd door Europa, Korea en Rusland. Het donutvormige vat, dat volledig vacuüm zal worden getrokken, wordt aan de binnenkant bekleed met materialen die hoogenergetische neutronen absorberen (die worden geproduceerd tijdens de fusiereacties). Een deel van de bekleding bestaat uit lithium, want als daarop neutronen invallen ontstaat tritium. Zo wordt een deel van de fusiebrandstof dus binnenin de reactor gemaakt, wat goed uitkomt omdat tritium lichtjes radioactief is. Het benodigde deuterium kan dan weer makkelijk gewonnen worden uit zeewater. Het reactorvat van ITER zal liefst tien keer zo groot zijn als dat van de Joint European Torus in Oxford, momenteel nog de grootste tokamak ter wereld.