China's 'Kunstmatige Zon'-project bereikt een productiemijlpaal
Op 27 september markeerde een ceremonie in Deyang, provincie Sichuan, een stil maar belangrijk moment in de wereldwijde race om fusie-energie te benutten. De staatsapparatuurfabrikant China National Machinery Industry Corporation, bekend als Sinomach, kondigde de voltooiing en verzending aan van de eerste batch toroïdale veldspoelbehuizingen voor een apparaat genaamd BEST — de Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak. Het is ‘s werelds eerste compacte fusie-energie-experiment dat is ontworpen om de kloof te overbruggen tussen experimentele reactoren en toekomstige demonstratiecentrales.
Fusie, de reactie die de zon van energie voorziet, wordt al lang nagestreefd als de ultieme energiebron. Het belooft overvloedige brandstof uit zeewater en vrijwel geen langlevend radioactief afval. De uitdaging is het opsluiten van plasma dat heter is dan de kern van de zon. Tokamaks gebruiken krachtige magnetische velden om dat plasma in een donutvormige kamer te laten zweven. De toroïdale veldspoelen vormen de ruggengraat van die magnetische kooi, en hun behuizingen moeten jarenlang extreme kou, intense magnetische krachten en enorme mechanische spanning doorstaan.
BEST wordt gebouwd in Hefei, provincie Anhui, door het Instituut voor Plasmafysica van de Chinese Academie van Wetenschappen. Anders dan gigantische internationale projecten zoals ITER in Frankrijk, is BEST bewust compact. Het doel is niet alleen om te bewijzen dat fusie mogelijk is, maar om de techniek te testen die nodig is om het praktisch te maken — van supergeleidende magneten tot warmtebeheer en brandstofcycli. Het apparaat zal naar verwachting brandend-plasmaregimes verkennen, waarbij de fusiereacties zelf de belangrijkste warmtebron worden.
De spoelbehuizingen die deze week zijn geleverd, behoren tot de meest veeleisende componenten. Ze moeten worden vervaardigd met toleranties gemeten in fracties van een millimeter, met materialen die temperaturen nabij het absolute nulpunt en magnetische velden die sterk genoeg zijn om gewoon metaal uit elkaar te scheuren, kunnen weerstaan. Sinomach’s China National Erzhong Group, een dochteronderneming met decennia aan ervaring in zware smeedstukken en nucleaire apparatuur, produceerde de batch in zijn basis in Deyang.
Volgens het bedrijf toont de succesvolle massaproductie van deze onderdelen aan dat Chinese fabrikanten de gespecialiseerde materialen, lastechnieken en precisiebewerkingen beheersen die nodig zijn voor fusiemachines van de volgende generatie. De spoelbehuizingen worden nu naar Hefei vervoerd, waar de assemblage van de BEST-tokamak gaande is. Functionarissen zeggen dat het apparaat in de komende jaren zijn eerste plasma wil bereiken, hoewel fusietijdlijnen berucht moeilijk te voorspellen zijn.
Voor de wereldwijde fusiegemeenschap versterkt het nieuws het groeiende gevoel dat het veld versnelt. Particuliere ondernemingen in de Verenigde Staten, Groot-Brittannië en Japan racen om compacte tokamaks en alternatieve ontwerpen te bouwen, terwijl ITER doorgaat met zijn langzame assemblage. China’s aanpak — een groot door de staat gefinancierd onderzoeksprogramma combineren met een parallelle push naar compacte, netklare ontwerpen — heeft aandacht getrokken vanwege zijn snelheid en schaal. Het land ontwikkelt ook de China Fusion Engineering Test Reactor, een grotere opvolger van BEST.
Het BEST-project is niet zonder scepsis. Fusie is berucht al decennia over decennia verwijderd, en geen enkel experiment heeft tot nu toe meer energie geproduceerd dan het verbruikt. Maar elke mijlpaal van een component brengt de technische realiteit dichterbij. De spoelbehuizingen zijn niet glamoureus; het zijn zware, precieze industriële producten. Toch kan zonder hen geen plasma worden opgesloten en geen fusie plaatsvinden.
Terwijl de wereld zoekt naar koolstofvrije energiebronnen die dag en nacht kunnen draaien, ongeacht het weer, groeit de aantrekkingskracht van fusie alleen maar. Als BEST slaagt, zal het niet op zichzelf steden verlichten. Maar het zou kunnen bewijzen dat de stap van laboratoriumexperiment naar industriële machine mogelijk is — en dat de lang beloofde kunstmatige zon eindelijk binnen technisch bereik is.