“Wat vinden jullie ervan? Interessant, waanzin of megalomaan?”, vraagt plasma-onderzoeker Marco de Baar lachend aan de groep journalisten die bij ITER op bezoek is. Tja, eigenlijk zijn ál deze beschrijvingen van toepassing op ITER. Dit samenwerkingsverband van in totaal 35 landen probeert uit te vogelen of kernfusie een energiebron voor de toekomst kan zijn.
Kernfusie in de ITER-reactor. Het gaat om de versmelting van twee ‘zwaardere’ vormen van waterstof (1H), het zogenoemde deuterium en tritium. Een deuteriumkern (2H) en een tritiumkern (3H) botsen op elkaar. Ze versmelten, zodat er een heliumkern (4He), een neutron (n) en een beetje energie (aangegeven in MeV) vrijkomen. In dit artikel wordt kernfusie uitgebreid uitgelegd.
 Kernfusie in de ITER-reactor. Het gaat om de versmelting van twee ‘zwaardere’ vormen van waterstof (1H), het zogenoemde deuterium en tritium. Een deuteriumkern (2H) en een tritiumkern (3H) botsen op elkaar. Ze versmelten, zodat er een heliumkern (4He), een neutron (n) en een beetje energie (aangegeven in MeV) vrijkomen. In dit artikel wordt kernfusie uitgebreid uitgelegd. |
Lange weg
De naam ITER had niet beter gekozen kunnen worden. Acroniem voor International Thermonuclear Experimental Reactor, maar het betekent ook ‘weg’ in het Latijn, en wát voor een weg… Zelden zag de wereld een complexer project, niet alleen technisch, maar ook organisatorisch en politiek. In 1985, richting het einde van Koude Oorlog, besloten de toenmalige presidenten van de Sovjet-Unie en de Verenigde Staten Michail Gorbatsjov en Ronald Reagan dat de landen zouden samenwerken om te onderzoeken of kernfusie een haalbare energiebron was. Drie jaar later, in 1988, werd ITER geboren. De eerste jaren werd er vooral gepland. Het plan was dat er in 2016 een werkende kernfusiereactor zou staan tegen een geschatte prijs van vijf miljard dollar.
Inmiddels zijn we in 2018 en moeten we het doen met de belofte dat de reactor in 2025 operationeel is. In 2035 zijn de eerste experimenten waarin daadwerkelijk kernfusie plaatsvindt. Of die ambitieuze planning haalbaar is, is maar zeer de vraag. Voor NEMO Kennislink pak ik op uitnodiging van de ITER-organisatie de trein naar het Zuid-Franse Aix-en-Provence en bekijk welke voortgang het geplaagde fusieproject de afgelopen jaren maakte. Haalt ITER de kernfusiedroom eindelijk een stapje dichterbij?
De bouwput
© ITER Organization
Vijf jaar geleden was ik ook op bezoek bij ITER en stond ik aan de rand van een grote kuil. Het hart van de toekomstige kernfusiemachine, de plek waar de zogenoemde tokamak moest komen, was bij dat bezoek niet meer dan een gat in de grond. De vloer van de kuil was toen bezaaid met betonnen steunen die de toekomstige machine zouden dragen en beschermen tegen aardbevingen.
Het aanzicht is nu heel anders. Op de plek verrijst een enorme betonnen kolos. Een blokvormig gebouw dat straks zestig meter boven de grond uitsteekt. Als we over een paar gammele trapjes en bruggetjes, langs generatoren en ander werktuig, het hart van het gebouw bereiken, zie ik een cilindervormige hal met aan alle kanten gaten. In een van die gaten sta ik met een groep journalisten. Onze gids zegt dat het plasma in de kernfusiereactor, een soep van geladen atomen van zo’n 150 miljoen graden, straks zal razen op minder dan een meter van de plek waar we nu staan.De tijdsplanning
Volgens de huidige planning vinden de eerste voorzichtige testen met plasma (zonder kernfusie) plaats in 2025. Toch is het de vraag of er dan first plasma te vieren is, het moment dat de eerste experimenten plaatsvinden. Links en rechts merk ik tijdens het bezoek dat er twijfel is over die datum. “Het is onwaarschijnlijk dat de machine dan werkt, ik geloof dat hij in 2030 wel af is. Als het écht tegen zit, wordt het misschien 2035. Daar is weinig mis mee, ik weet zeker dat de machine af komt. Dat is het belangrijkst”, vertelt een ITER-medewerker die anoniem wil blijven, en benadrukt dat hij eigenlijk niet de bevoegdheid heeft om over de planning te praten.
 |
| Mensen aan het werk op de plek waar de tokamak van ITER wordt geplaatst. |
Niet iedereen kan iets zeggen over de planning van het project, bevestigt Aris Apollonatos, voorlichter van Fusion for Energy (F4E), de Europese ITER-club: “Niet iedereen heeft het overzicht over de hele operatie. En het klopt ook niet. Gebaseerd op de huidige feiten, zullen we in 2025 wel klaar zijn volgens de planning.”
Toch lijkt de genoemde opleverdatum wel erg ambitieus en ook vooral een politieke wens. Als er geen succes te melden is in 2025, loop je het risico dat er steun afbrokkelt of landen afhaken. En het is een complex proces: de bouw van de machine is afhankelijk van heel veel verschillende onderdelen, die overal ter wereld door verschillende leveranciers worden gemaakt en vervolgens goed op elkaar moeten passen.
Een enkele vertraging kan doorwerken op een hele reeks aan werkzaamheden. “Veel installaties zijn bovendien de eerste in hun soort en van een ongeëvenaarde grote schaal. Dat brengt allerlei uitdagingen met zich mee”, vertelt de anonieme bron. “Goed werk heeft zijn tijd nodig.”
De organisatie
 |
| Een constructieteam in een metalen omhulsel dat uiteindelijk de supergeleidende spoel van ITER zal vasthouden. In de reactor komt de spoel rechtop te staan. |
De planning is strak en ambitieus, geeft Akko Maas toe. Hij is Science Engineering Officer van ITER. “We beseffen dat het moeilijk is, maar we denken dat dit een realistische planning is. Dat moet ook wel, want als niemand er in gelooft dan gaan we achterover leunen en halen we het sowieso niet”, zegt hij. “Ik ga er wel vanuit dat er geen grote onvoorziene dingen gebeuren. Stel, er zinkt een schip dat een belangrijk onderdeel voor de reactor vervoert, dan is het vrijwel onvermijdelijk dat je uitloopt. Of het nu december 2025 wordt of januari 2026, dat maakt in mijn opinie niet zoveel uit, maar 2027 of 2028 is lastiger te verdedigen.”
Een technisch complex bouwproject van naar schatting twintig miljard euro, verdeeld over 35 landen. Dat is vragen om problemen. Niet alleen bleek de afgelopen jaren het ontwerp en de bouw van de reactor een uitdaging, ook de samenwerking was moeizaam. In 2013 leek het project aan de grond te lopen door een onwerkbare organisatiestructuur. Het centrale bestuur probeerde zoveel mogelijk in eigen hand te houden, en de lijnen binnen de organisatie werden lang. Tegelijkertijd verzuimden ze de nodige technische knopen door te hakken. Dat leidde in dat jaar tot een kritisch rapport, waarna de toenmalige directeuren uiteindelijk opstapten.
“Eerder verdwaalden we vaak in politiek gesteggel over kleine dingen, nu worden er echt knopen doorgehakt”, zegt Maas, die Bigot adviseert. “Dat is de grootste vooruitgang: er worden eindelijk beslissingen genomen en het ontwerp van de reactor is grotendeels vast komen te liggen. Natuurlijk doet Bigot dat niet alleen, hij luistert naar de mensen en neemt dan de beslissing. Soms zijn mensen het daarmee niet eens, maar de mensen hebben nu tenminste door: hij is de baas, en die heb je nodig in iedere onderneming.”
 |
| Bernard Bigot is vanaf 2015 de directeur van ITER. |
Maar ook met dat leiderschap blijft ITER organisatorisch een gecompliceerd project. Neem alleen al de talloze werkculturen. Maas geeft als voorbeeld de uitgebreide risico-analyses die in grote bouwprojecten in Europa en de Verenigde Staten gebruikelijk zijn. “In Japan en Korea werken ze zo niet”, zegt hij. “In de zin dat falen niet als optie gezien wordt, zij zijn meer geïnteresseerd in de dingen die goed gaan. Dit zijn cultuurverschillen waar je steeds rekening mee moet houden.”
Behoefte aan kernfusie?
Ook volgens planning gaat ITER pas in de loop van de jaren dertig demonstreren of het opwekken van energie met behulp van kernfusie in een grote tokamak überhaupt werkt. En als hij dan klaar is, dan levert ITER nog steeds geen elektriciteit, want daar is de reactor niet voor uitgerust. De energie die de reactor produceert wordt als warmte afgevoerd. Stroom produceren is de taak van een eventuele opvolger, een kernfusiecentrale die al de naam DEMO heeft gekregen.
Kernfusie is een langetermijndroom, zoveel is wel duidelijk. Terwijl de energie-industrie voor de kortere termijn zon- en windenergie steeds steviger begint te omarmen. De aanlegkosten van windmolenparken zakten de laatste jaren drastisch, en op zee worden het eerste park zonder hulp van subsidie aangelegd. Ook zonnepanelen zakken in prijs. En hoewel kernfusie als energiebron zonder uitstoot van koolstofdioxide past in ons ideale toekomstplaatje van een uitstootvrije energievoorziening, dringt zich de vraag op: komt het niet veel te laat om daarin een plekje te veroveren?
Machteld van den Broek is universitair docent in de onderzoeksgroep Energy & Resources van de Universiteit Utrecht en rekent aan toekomstscenario’s voor onze energievoorziening. Welke bronnen zetten we tegen welke kosten in, en levert dat een betrouwbare energievoorziening op? Sommige van haar modellen lopen tot het jaar 2100. Over de vraag hoe groot de rol van kernfusie in de modellen is, antwoordt ze resoluut. “Die is nul in alle scenario’s”, zegt ze. “Maar dat komt omdat wij het er niet instoppen. Mocht kernfusie nu kosteneffectief energie produceren, dan zie ik geen reden waarom het niet een deel van de energievoorziening op zich kan nemen.” Onderzoek laat zien dat kernfusie ondanks waarschijnlijk hoge investeringskosten op termijn tegen een concurrerende prijs energie kan leveren.
Machteld van den Broek is universitair docent in de onderzoeksgroep Energy & Resources van de Universiteit Utrecht en rekent aan toekomstscenario’s voor onze energievoorziening. Welke bronnen zetten we tegen welke kosten in, en levert dat een betrouwbare energievoorziening op? Sommige van haar modellen lopen tot het jaar 2100. Over de vraag hoe groot de rol van kernfusie in de modellen is, antwoordt ze resoluut. “Die is nul in alle scenario’s”, zegt ze. “Maar dat komt omdat wij het er niet instoppen. Mocht kernfusie nu kosteneffectief energie produceren, dan zie ik geen reden waarom het niet een deel van de energievoorziening op zich kan nemen.” Onderzoek laat zien dat kernfusie ondanks waarschijnlijk hoge investeringskosten op termijn tegen een concurrerende prijs energie kan leveren.
 |
| Prinses Amaliawindpark, een windmolenpark op ruim 23 km voor de kust van IJmuiden. |
In sommige van Van den Broeks scenario’s verzorgen zonne- en windenergie tot wel zeventig procent van de energievoorziening. Daarnaast blijft er behoefte aan energiebronnen die onafhankelijk van het weer een stabiele hoeveelheid energie leveren. Dat kunnen gas- of biomassacentrales zijn, of (klassieke) kernenergie. “Het zal altijd een mix van verschillende energiebronnen zijn”, zegt ze. “Volledig inzetten op één energiebron is doorgaans een stuk duurder. Ook het opslaan van energie-overschotten uit duurzame energie – om bijvoorbeeld windluwe en donkere winters door te komen – is enorm kostbaar. Het is veel effectiever om dat deel te laten leveren door een conventionele energiebron waarvan de uitstoot wordt afgevangen.”
Niet meer terug
Of kernfusie daadwerkelijk de energiebron voor de toekomst is, moet deze eeuw blijken. ITER is een lang proces, maar is nog maar de eerste stap in een nóg langer traject. Als ik rondloop is het moeilijk om niet onder de indruk te raken van de schaal van ITER. En om niet in te zien hoe lastig het is om in zo’n groot project alle neuzen dezelfde kant op te krijgen. Is dit project misschien té moeilijk om af te maken?
De anonieme bron benadrukt dat hij denkt dat ITER op de goede weg zit. “Dat wat we hier neerzetten en de resultaten die we nu halen, zijn indrukwekkend”, zegt hij. “Het project staat goed op de rails. We maken vooruitgang, ITER is haalbaar, en we zijn nu zo ver dat we niet meer terug kunnen. De technische uitdagingen zijn uiteindelijk op te lossen.”
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Bron: Kennislink
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Bron: Kennislink
Geen opmerkingen:
Een reactie posten