Hoewel kernfusie wordt gezien als de duurzame energiebron van de toekomst, blijft het opwekken van energie door een ‘zon in een doos’ een complexe uitdaging. Op meerdere fronten werken onderzoekers hard aan de realisatie van een kernfusiereactor. TU/e-promovendus Ralf Mackenbach ontwikkelde een wiskundig model om onstuimige wervelingen van het gloeiendhete plasma te kunnen voorspellen. Het in bedwang kunnen houden van fusiemateriaal komt hiermee theoretisch een stap dichterbij.
Er zijn drie belangrijke criteria nodig om een ‘zon in een doos’ te realiseren. Mackenbach somt op: veel deeltjes dicht bij elkaar, heet genoeg, isolerend genoeg. Momenteel worden er verschillende types kernfusiereactoren ontwikkeld – twee belangrijke daarvan zijn de zogenoemde tokamak en stellarator – waarin de temperatuur kan oplopen tot 150 miljoen graden Celcius.
Wat is er langdurig bestand tegen zulke hitte? We werken met gigantisch sterke magneetvelden, legt Mackenbach uit. “De deeltjes in het hete plasma kunnen door deze magneetvelden bij elkaar gehouden worden. Ze moeten daarvoor wel een speciale vorm hebben, namelijk een soort donut zoals duidelijk zichtbaar bij de tokamak. De magneetvelden van de stellarator hebben een complexere vorm, meer een gewokkelde donut.”
Met magnetische velden in een juiste vorm kan de fuserende brandstof dus in de reactor opgesloten blijven. Maar omdat plasma nogal grillig van aard is, brengt dit de nodige uitdagingen met zich mee. Zo is er sprake van een enorm temperatuurverschil, waardoor er wervelingen ontstaan die de temperaturen gelijk proberen te trekken.
Mackenbach en zijn collega’s ontwikkelden een wiskundig model om die wervelingen te voorspellen.
Lees het hele interview op de site van de TUe.
