Europese onderzoekers hebben een nieuw wereldrecord gevestigd voor de energieproductie uit kernfusie. Bij recente experimenten op 3 oktober 2023 kwam 69 megajoule aan fusie-energie vrij in een experiment met een maximale pulsduur van 6 seconden.
Dit resultaat werd bereikt als onderdeel van een experimentele campagne om bedrijfsscenario's voor toekomstige fusiemachines te testen onder omstandigheden die zo dicht mogelijk aanleunen bij deze die verwacht worden in ITER en andere toekomstige fusiecentrales. Dit resultaat was mogelijk door de intensieve samenwerking van een internationaal team wetenschappers en ingenieurs aan JET en weerspiegelt de centrale rol die JET speelt in de realisatie van kernfusie als een toekomstige groene, milieuvriendelijke energiebron voor de volgende generaties.
Deuterium-tritiumcampagne DTE3
In september 2023 begon de derde deuterium-tritium experimentele campagne (DTE3) op de JET-fusiemachine van de UK Atomic Energy Authority (UKAEA) in Culham, VK, onder auspiciën van EUROfusion, het consortium dat het fusieonderzoek in Europa coördineert. Het doel was om mogelijke bedrijfsscenario's te testen voor de volgende grote fusiemachine ITER, die in Zuid-Frankrijk wordt gebouwd. JET is wereldwijd de enige machine die kan werken met de brandstof van toekomstige fusiemachines, in technische termen deuterium-tritium, zoals ITER en de geplande demonstratiecentrale DEMO.
Reproduceerbaar energierecord
Door gebruik te maken van geavanceerde bedrijfsscenario's vestigden de onderzoekers een nieuw record aan fusie-energie van 69,26 megajoule in hun fusie-experimenten. Voor dit energierecord, dat in een puls van zes seconden werd gevestigd, werd slechts 0,21 milligram brandstof versmolten in kernfusiereacties. Om dezelfde hoeveelheid energie op te wekken uit fossiele brandstof is 10 miljoen maal meer brandstof nodig, in dit geval dus bijvoorbeeld 2 kg steenkool. De nieuwe prestatie verbreekt de vorige wereldrecords van 59 megajoule (DTE2 in 2022) en 22,7 megajoule (DTE1 in 1997), die ook in JET werden gevestigd. De wetenschappers van JET waren in staat om de noodzakelijke fusievoorwaarden voor het nieuwe record betrouwbaar te reproduceren in meerdere experimentele pulsen, wat aantoont dat de complexe fusieprocessen goed begrepen en beheerst worden.
Bedrijfsscenario's voor ITER-testen
De experimenten die het vorige fusie-energierecord van JET overtroffen, kwamen als een kers op de taart bij JET's derde en laatste reeks deuterium-tritium experimenten. De campagne was vooral bedoeld om cruciale bedrijfsscenario's voor ITER te testen en zo de kansen te optimaliseren voor ITER’s succes.
Cruciale bijdrage van LPP-ERM/KMS tot het succes van deze experimenten
Essentieel voor de recordprestaties van de DTE3-experimenten was het Ion-Cyclotron-Resonantie-Verwarmingssysteem (ICRH), dat bij deze experimenten werd bediend door een team onderzoekers van het Laboratorium Plasmafysica van de Koninklijke Militaire School (LPP-ERM/KMS). Meer bepaald slaagde het team van LPP-ERM/KMS erin om de output van dit verwarmingssysteem verder te verhogen, wat leidde tot meer verwarmingsvermogen om de noodzakelijke ultrahoge temperaturen voor de fusiereacties te bereiken. Daarnaast maakte het ICRH-systeem het ook mogelijk om de stabiliteit van de experimenten te verhogen, wat leidde tot lange en stabiele experimenten bij een zeer hoog opgewekt vermogen uit fusiereacties. Deze DTE3-campagne was de eerste waarbij we zulke performante scenario's konden testen in een deuterium-tritiumomgeving.
