Onderzoekers van het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) en FOM-instituut DIFFER hebben ontdekt dat het plasma in een kernfusiereactor stabieler gemaakt kan worden door gebruik te maken van het Coriolis-effect. Hetzelfde effect dat wervelende luchtstromen op de draaiende aarde veroorzaakt, kan bijdragen aan een betere opsluiting van plasma in een fusiereactor. Onderzoeker Willem Haverkort (CWI/DIFFER) verdedigt donderdag 21 maart 2013 zijn proefschrift over dit onderwerp aan de Technische Universiteit Eindhoven.
Stabiliserend effect
Voor zijn onderzoek analyseerde Haverkort de effecten van rotatie op de stabiliteit van plasma’s. Om kernfusie mogelijk te maken moet het plasma in de reactor een temperatuur van meer dan 100 miljoen graden hebben. Omdat geen enkel materiaal deze temperaturen kan weerstaan, sluiten onderzoekers het plasma op met sterke magneten. Meestal draait het opgesloten plasma met een behoorlijke snelheid rond. Haverkort onderzocht met geavanceerde wiskundige analyses en numerieke simulaties de gevolgen van verschillende vormen van rotatie op de stabiliteit van het plasma.
Met zijn analyses ontdekte Haverkort onder andere dat een specifieke vorm van rotatie een stabiliserende werking heeft. Als de rotatie van het midden van het plasma naar buiten steeds verder afneemt, zorgt het zogenaamde Coriolis-effect, het effect van afbuiging van objecten die door een roterend systeem bewegen, voor stabilisatie. Ditzelfde effect zorgt er in de atmosfeer bijvoorbeeld voor dat luchtstromen boven de evenaar onder invloed van de draaiing van de aarde een andere kant op draaien dan onder de evenaar. Een stabieler plasma zorgt voor een hogere energieopbrengst in de reactor en een lagere kans op verstoringen in het fusieproces.
Fusie als energiebron
Kernfusie is in potentie een onuitputtelijke en schone bron van energie, maar op de weg erheen liggen nog vele wetenschappelijke en technische obstakels. In het ITER-project, waarvan dit onderzoek een onderdeel is, werken de EU, Japan, Zuid-Korea, China, India, de VS en Rusland samen om de haalbaarheid van kernfusie aan te tonen. De ITER-reactor, momenteel in aanbouw in Cadarache (Frankrijk), moet in 2020 operationeel zijn.
CWI en DIFFER
Kernfusie is onderdeel van het onderzoeksthema Energie van het CWI. In dit thema ontwikkelt het CWI geavanceerde software en wiskunde om grootschalige energievoorziening uit duurzame bronnen mogelijk te maken. Het CWI in Amsterdam werkt daarbij nauw samen met het FOM-instituut DIFFER, het Nederlandse centrum voor onderzoek aan kernfusie. Haverkort had tijdens zijn promotieonderzoek een aanstelling bij zowel CWI als DIFFER. Op 15 januari 2013 vertelde hij in het populair-wetenschappelijke programma De Wereld Leert Door over zijn onderzoek.
Meer informatie:
- Willem Haverkort in De Wereld Leert Door: http://dewerelddraaitdoor.vara.nl/media/200423
- Download thesis: http://oai.cwi.nl/oai/asset/21317/21317B.pdf
- Homepage CWI (www.cwi.nl)
- Homepage FOM-instituut DIFFER (www.differ.nl)
Foto: JET fusiereactor (UK). bron: EFDA / JET.
