Chinese fusiestartup ontsteekt een neutronenvrije reactie
In een testhal in Langfang, een stad in de provincie Hebei net ten zuiden van Peking, zagen ingenieurs op een late septembernacht een scherm oplichten. Meer dan twintig alfa-deeltjessignalen verschenen tegelijk, vrijwel perfect in timing op elkaar afgestemd. Na een week van hercontrole en deskundige beoordeling bevestigde het team wat het had gezien: er had een fusiereactie plaatsgevonden in een machine die door een particulier bedrijf was gebouwd.
Het apparaat heet Xuanlong-50U, een sferische tokamak — een donutvormige magnetische fles die is ontworpen om oververhit plasma vast te houden. De bouwer is ENN Fusion, de fusietak van een Chinese energie groep die beter bekend is van aardgas. Wat het resultaat ongebruikelijk maakt, is de brandstof. De meeste fusie-experimenten gebruiken deuterium en tritium, waterstofisotopen die relatief gemakkelijk fuseren maar een stroom van hoogenergetische neutronen vrijgeven. Die neutronen kunnen omringende materialen activeren, wat betekent dat reactoren zware afscherming nodig hebben en radioactief afval produceren.
Xuanlong-50U draaide daarentegen op waterstof en boor. Het fuseren van een proton met boor-11 levert drie alfa-deeltjes op — heliumkernen — en bijna geen neutronen. Het bedrijf beschreef het als de eerste keer dat een commerciële fusieonderneming een waterstof-boorreactie in zijn eigen apparaat bereikte, en de eerste keer dat een Chinese machine voor magnetische opsluiting op een geavanceerde brandstof in een schone, neutronenvrije modus draaide.
De aantrekkingskracht is duidelijk. Boor is overvloedig aanwezig in de aardkorst en waterstof is overal. Een reactor die ze verbrandt, zou veel minder radioactief materiaal produceren, waardoor mogelijk de afschermings- en onderhoudslast krimpt die conventionele fusiecentrales zo duur maakt. Het addertje onder het gras is dat waterstof-boorfusie temperaturen vereist die ongeveer tien keer hoger zijn dan deuterium-tritiumreacties — omstandigheden op het randje van wat enige huidige machine kan volhouden.
Daarom moet het resultaat in Langfang zorgvuldig worden gelezen. Het team rapporteerde alfa-deeltjessignalen die consistent zijn met fusie, niet met netto energiewinst. Niemand beweert dat een energiecentrale om de hoek ligt. De reactie is een natuurkundige mijlpaal, een teken dat de brandstofcyclus kan worden ontstoken en waargenomen, eerder dan een commerciële doorbraak. Fusieonderzoekers hebben geleerd geduldig te zijn: de kloof tussen een eerste reactie en bruikbare elektriciteit heeft al decennia opgeslokt.
Toch doet de richting ertoe. Fusie wordt vaak beschreven als de ultieme energiebron omdat de brandstof uit zeewater en gesteente komt, en omdat het geen langlevend afval en geen broeikasgassen produceert. Jarenlang werd het veld gedomineerd door door de overheid gefinancierde megaprojecten zoals ITER, de internationale tokamak die in Frankrijk in aanbouw is. Nu racen particuliere bedrijven in de Verenigde Staten, Groot-Brittannië, Japan en China op kleinere, snellere tijdlijnen, in de veronderstelling dat nieuwe magneten, materialen en besturingssoftware het schema kunnen comprimeren.
De Chinese fusiescene is druk geworden. Staatslaboratoria runnen EAST in Hefei en HL-3 in Chengdu, terwijl een golf van startups en bedrijfsprogramma’s alternatieve ontwerpen nastreeft. De route van ENN — een sferische tokamak die geavanceerde brandstof verbrandt — is een van de ambitieuzere weddenschappen, aangezien sferische machines compact maar berucht moeilijk te besturen zijn.
Voor wereldwijde lezers is de les simpel. Fusie is niet opgelost. Maar de lijst van teams die de moeilijkste versie van het probleem willen proberen, wordt steeds langer, en een van hen zit nu in een omgebouwd industrieel park in Hebei, wachtend op alfa-deeltjes in het donker.