Kernfusie op aarde

& de energie van de toekomst

Een ster op aarde

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kernfusie• Algemeen• De zon• Plasma

Inhoudstafe l

De tokamak• Principe• Toroidaal & poloidaal

Warmte• Input• Output

Fusiereactoren• ITER• Voor- en nadelen

Kern fus ie : a lgemeen

1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 21200

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Energiegebruik in de wereld

Jaar

En

erg

iecon

su

mp

tie (

10

8 J

)

2012

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kern fus ie : a lgemeen

Olie38%

Kolen22%

Gas21%

Wa-terkracht7%

Nu-cleair6%

Andere6%

Hernieuwbaar1%

Energieproductie

80%

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kern fus ie : a lgemeen

E=mc²Energie

Massa

Lichtsnelheid

299 792 458 m/s

p+ n0

²H

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kern fus ie : a lgemeen

m(p + ) + m(n 0 ) = 1 ,0073 u + 1 ,0089 u

m( ²H) = 2 ,0140 um(p + ) + m(n 0 ) = 2 ,0162 um(p + ) + m(n 0 ) =

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kern fus ie : a lgemeen

m(p + ) + m(n 0 ) =2 ,0162 u

E(p + + n 0 ) =1 ,003410-18 J

m( ²H ) = 2 ,0140 u

E( ²H ) =1 ,002310-18 J

E E

E=mc²

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kern fus ie : a lgemeen

²H

Fk

Fk

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Deuterium Tritium

• 3,0160 u

• Radioactief

• Vervaltijd:

• 12,26 jaar

• ³He

• Wordt gewonnen uit 6Li

• 2,0140 u

• Stabiel

• Komt voor in zeewater

Kern fus ie : a lgemeen

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kern fus ie : de zon

n0

D He

T

150∙10 6 K

17,227 MeV

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kern fus ie : p l asma

- -

+

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kernfusie• Algemeen• De zon• Plasma

Inhoudstafe l

De tokamak• Principe• Toroidaal & poloidaal

Warmte• Input• Output

Fusiereactoren• ITER• Voor- en nadelen

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

De t o ka ma k

Toroida lnaya kamera i magnitnaya katushka

“Toroidale kamer en magnetische spoel”

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

De tokamak : p r i nc ipe

4,15 K

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

De tokamak: toroidaal & poloidaal

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

De tokamak: toroidaal & poloidaal

IB

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

De tokamak: toroidaal & poloidaal

B I

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

De tokamak: toroidaal & poloidaal

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

De tokamak: toroidaal & poloidaal

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

De tokamak: toroidaal & poloidaal

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kernfusie• Algemeen• De zon• Plasma

Inhoudstafe l

De tokamak• Principe• Toroidaal & poloidaal

Warmte• Input• Output

Fusiereactoren• ITER• Voor- en nadelen

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Warmte : i npu t

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Wa rm t e - i n p u t : m i c ro g o l v e n

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Wa rm t e - i n p u t : m i c ro g o l v e n

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Warmte - input : neu t ronen

Ep Ek

+ 0

+ 0

Ep Ek

0 +

+ 0

Ep Ek

+ 0

0 +

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Wa rm t e - i n p u t : J o u l e - e ff e c t

TransformatorWisselstroomGel i jkstroomWisselende fl uxInduct iestroom

Pulsen

?

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Wa rm t e - i n p u t : J o u l e - e ff e c t

Geleider

Kernen

Elektronen

T 0 K

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Wa rm t e - i n p u t : J o u l e - e ff e c t

Plasma

T 200∙10 6 K

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Warmte : ou tpu t

D I V E RT O Rz u i v e r e n p l a s m aa f z u i g e n H eo n t t r e k k e n k i n e t i s c h e e n e r g i e

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Warmte : ou tpu t

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Kernfusie• Algemeen• De zon• Plasma

Inhoudstafe l

De tokamak• Principe• Toroidaal & poloidaal

Warmte• Input• Output

Fusiereactoren• ITER• Voor- en nadelen

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

I TER

1985

begin van samenwerking tijdens op de top van Genève:• Sovjet Unie• VS• Japan• EU

VS trekt zich terug uit het project

1999 2003

VS sluit zich weer aan bij het project

2005

Cadarache wordt gekozen als bouwplaats van ITER

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

• Fusievermogen: 500 000 000 W• Nodig vermogen: 50 000 000 W

• Bouw:• 10 jaar• € 5 000 000 000

I TER: nu t t i ge i n fo rmat ie

goedgekeurd in 2001

x 10

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

I TER: dee lnemende l anden

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

I TER: Cadarache

Route de Vinon-sur-Verdon

13115, St. Paul-lez-Durance Frankrijk

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

Voordelen Nadelen

• Bouw kost veel geld

• Opstarten vraagt enorm veel energie

• Radioactief afval: opbergen

• Geen uitstoot van broeikasgassen

• Hoger rendement

• Radioactief afval: korte vervaltijd

• Deuterium is oneindig ter beschikking

• Wanneer groot genoeg:

• Zelfvoorzienend

• Rendabel

• Geen gevaar voor:

• Meltdown (Fukushima)

• Nucleaire ontploffing (Tsjernobyl)

Energ ie van de toekomst?

Bart Herremans & Christoph Lemal, Belgium

E I N D EVRAGEN ?