This poster was developed by Verdult - Kennis in Beeld (www.kennisinbeeld.nl) and was

commissioned by the FOM-Institute for Plasma Physics Rijnhuizen (www.fusie-energie.nl,

www.rijnh.nl) and EFDA (www.efda.org). See also www.iter.org.

This publication, made possible by the financial support of the European Commission, was produced within the framework of the European Fusion Development Agreement (EFDA). The EFDA-partners are the European Com-

mission and the parties associated with the European fusion program. Neither the Commission, nor the associated parties or anyone representing them, can be held responsible for damage that results from the information in this

publication. The opinions expressed are not necessarily those of the European Commission.

Nothing in this publication may be reproduced and/or made public by means of printing, offset, photocopy or microfilm or in any digital,

electronic, optical or any other form without the prior written permission of FOM-Rijnhuizen and Verdult – Kennis in beeld.

Verdult - New Media Design. Copyright © 2005 FOM-Rijnhuizen/Verdult - Kennis in Beeld, the Netherlands. All rights reserved.

12

4

1

2

3

4

3

33 mg deuterium 50 mg tritium 360 liter benzine

2002 2050

5 gram lithiumerts 1 vat = 159 liter1 liter zeewater

1650 kgolie/jaar

per persoon6 miljardmensen

Totaal energieverbruik, uitgedrukt in kilogram olie-equivalent.*

bronnen van primaire energie in het jaar 2003, bron IEA Energy Statistics

*

*3000 kgolie/jaar

per persoon9 miljardmensen

Het fusieproces

Twee lichte atoomkernen — deuterium

en tritium — fuseren en vormen een

magneten

Sterke magneten zorgen ervoor

dat het hete plasma niet tegen

de wand kan komen, maar rondjes

in het vat blijven draaien

mens

lengte 1,85 m

reactorvat

circa 10 m hoog

plasma

Het plasma in een tokamak

kan tien maal zo heet zijn

als het centrum van de zon.

microgolven

Het plasma wordt onder andere met

microgolven opgewarmd, net als

in een magnetron.

turbines transformator

elektriciteit

stoomkoelwater

34,5 %olie

kolen

gas

biomassa, afval

kern-splijting

waterkracht

geothermisch

wind

zon

getijden

24,5 %

21,2 %

10,6 %

6,5 %

2,2 %

0,416 %

0,051 %

0,039 %

0,0005 % *

100 %

200 %

Fossielebrandstoffen

80 %

deuterium

tritium

helium

neutron

Tokamak

Ringvormig reactorvat

voor kernfusie op aarde

Energie is belangrijkBij vrijwel alles wat we doen en gebruiken — autorijden,

verwarming, koken, tv, muziek, reizen, telefoon, schoon

water — hebben we energie nodig. Als we willen blijven

leven zoals we dat nu doen, moeten we er voor zorgen

dat we ook in de toekomst voldoende energie hebben.

We gebruiken steeds meer energieOver 50 jaar zijn er 9 miljard

mensen op aarde, terwijl er

nu 6 miljard zijn. Al die extra

mensen hebben ook energie

nodig. Bovendien ontwikke-

len landen als China en India

zich razendsnel. Het resul-

taat is dat in 2050 de wereld-

bevolking twee keer zoveel

energie zal gebruiken als

vandaag.

We moeten ons milieu beschermenBijna 80% van onze energie wordt

opgewekt met het verbranden van

kolen, olie en gas (fossiele brandstof-

fen). Daarbij komt CO2 vrij, een broei-

kasgas. Broeikasgassen veranderen

ons klimaat: meer heftige weersom-

standigheden zoals stormen, orkanen

en droogtes. Als de temperatuur op

aarde te snel stijgt, kunnen planten

en dieren uitsterven. Als we niet

willen dat dit gebeurt moeten we stop-

pen met CO2 uitstoten.

Olie, kolen en gas raken opOlie, gas en kolen zijn ontstaan uit

prehistorische planten en dieren die

zo'n 300 tot 400 miljoen jaar geleden

op aarde leefden. Wij gebruiken

fossiele brandstoffen veel sneller

dan ze worden gevormd, en als we

doorgaan met olie, gas en kolen te

gebruiken zoals we nu doen, komen

we deze eeuw flink tekort. De olie

zal duurder worden en we worden

steeds afhankelijker van de import

van energie uit andere landen.

Een mix van CO2-vrijeenergie

2

2

Wat is fusie?Kernfusie is het proces

waarbij twee atoomkernen

samensmelten en een

zwaarder atoom vormen.

Het is de energiebron van

de zon en de sterren. Wan-

neer lichte atomen zoals

waterstof fuseren, komt

daarbij veel energie vrij.

Kernfusie is het tegenover-

gestelde van kernsplijting,

waarbij zware atomen

worden gesplitst in kleinere

delen.

Omdat atoomkernen elkaar

afstoten door hun positieve

lading, moeten ze met een

hoge snelheid tegen elkaar

genoeg bij elkaar komen om

te fuseren. Dat betekent dat

fusie alleen mogelijk is bij

hele hoge temperaturen.

Fusie op aardeOp aarde willen we fusie als energiebron

gaan gebruiken omdat het veilig is, het is

milieuvriendelijk — bij fusie komen geen

broeikasgassen vrij die het klimaat

veranderen — en er is genoeg brandstof

voor iedereen op aarde aanwezig om

miljoenen jaren energie op te wekken.

FusiebrandstofOm op aarde fusie als energiebron te gebruiken wordt een speciaal gasmengsel tot

een zeer hoge temperatuur verwarmd. Als het gas warm genoeg is treedt fusie op.

Het gasmengsel (dit is de brandstof voor de fusiereactor, net als benzine in een auto)

bestaat uit twee soorten waterstof: deuterium en tritium.

Deuterium zit in zeewater, tritium wordt gemaakt uit lithium (een veel voorkomend

metaal). Lithium zit ook in lithiumbatterijen, die bijvoorbeeld laptops en mobiele

telefoons van stroom voorzien. Een liter water bevat 33 mg deuterium en daar zit

evenveel energie in als in 360 liter benzine (als je het fuseert met 50 mg tritium).

Er is genoeg fusiebrandstof op de wereld voor miljoenen jaren energievoorziening.

Onderzoek naar fusieOver de hele wereld doen mensen onderzoek naar fusie. Het grootste

fusie-experiment ter wereld is de Joint European Torus (JET)

in Groot-Brittannië. JET is nog te klein om als elektriciteitscentrale

maar aan soep in een lepel en soep in een bord), en als een

fusiereactor te klein is moet er meer energie in om hem warm te

houden dan er wordt geproduceerd door de fusiereacties.

Op dit moment bereidt de internationale fusiegemeenschap zich voor

op de volgende grote stap: het ITER project (zie beneden).

Het ITER projectDe volgende stap is het grote internationale ITER project.

De Europese Unie, Japan, India, China, Rusland,

Zuid-Korea en de Verenigde Staten willen samen laten zien

dat fusie werkt en dat het op grote schaal energie kan

opwekken. ITER wordt twee keer zo groot als JET en is

ontworpen om 500 MW energie te produceren – tien keer

zoveel als nodig is om het proces op gang te houden.

ITER zal worden gebouwd bij Cadarache, in Zuid-Frankrijk.

De bouw van ITER duurt tien jaar en moet rond 2016

klaar zijn. Als ITER een succes is, kan een

demonstratieversie van een fusie-elektri-

citeitscentrale worden gebouwd.

Werking van een fusiecentraleIn een toekomstige fusiecentrale worden de fusiebrandstoffen deuterium

en tritium verhit tot 150 miljoen graden. Het gas wordt op verschillende

manieren verhit, onder andere met microgolven zoals die in een

magnetron worden gebruikt om eten op te warmen.

Het hete gas wordt opgeslagen in een ringvormig vat. Om er voor te

zorgen dat het hete plasma de wand niet raakt (het plasma zou anders te

veel afkoelen) wordt er een sterk magneetveld in het vat aangelegd .

De plasmadeeltjes volgen het magneetveld en draaien eindeloos rondjes

in het vat, letterlijk tienduizenden kilometers, zonder de wand te raken.

Zo’n vat met magneetspoelen wordt tokamak genoemd.

Bij het fusieproces komen neutronen vrij die wel naar de

wand van het vat vliegen, omdat ze niet worden

beïnvloed door het magnetisch veld. In een toekomstige

fusiecentrale zouden ze in de wand hun energie afstaan

aan een koelvloeistof, en lithium omzetten in tritium.

Buiten de reactor zou de opgevangen warmte gebruikt

worden om stoom te maken, waarmee elektriciteit kan

worden geproduceerd (of bijvoorbeeld waterstof) .

Fusie is de energiebron van de zonIn het centrum van de zon smelt elke seconde 600 miljard kilogram waterstof samen

tot helium. Daarbij komt enorm veel energie vrij, waarvan een klein deel het leven

op aarde mogelijk maakt.

De temperatuur in het centrum van de zon is 15 miljoen graden Celsius. Bij zulke

hoge temperaturen vormt materie een plasma: de elektronen laten los van de

atoomkern en er ontstaat een gas van geladen deeltjes. De zon is een plasma, maar

ook een bliksemschicht en het gas in een tl-buis zijn voorbeelden van plasma’s.

Fusie produceert geen schadelijke stoffen en geen

broeikasgassen die het klimaat veranderen.

Veiligheid & Milieu

Bij het fusieproces zelf ontstaat geen radioactief afval. De metalen onderdelen van de

centrale zelf worden na verloop van tijd wel radioactief. Door goede materialen te

kiezen daalt de radioactiviteit snel, zodat het materiaal na zo’n 100 jaar bijvoorbeeld

opnieuw kan worden gebruikt, of relatief eenvoudig opgeslagen.

3

Veiligheid & MilieuTritium is een radioactieve stof, maar omdat het in de fusiecentrale gemaakt wordt (uit

lithium) en daar ook wordt gebruikt, blijft het transport van tritium buiten de centrale beperkt.

Strenge veiligheidsmaatregelen en een zorgvuldig ontwerp zorgen ervoor dat het tritium

binnen de centrale blijft.

4

Veiligheid & Milieu 2Fusie werkt net als een gaskachel. Op elk moment zit er

maar voor een paar seconden brandstof in het reactievat.

Als je de brandstofkraan dichtdraait stopt het fusieproces,

zodat de reactie nooit uit de hand kan lopen.

Veiligheid & Milieu 1

Fusie-energie FUSIEFUSIE ZonZon

Schonere energie voor de toekomstop aardeop aarde

==

Kernfusie is de energiebron van de zon en de sterren. Wetenschappers en ingenieurs over de hele wereld werken samen om ook op aarde kernfusie als energiebron te leren gebruiken.

Als het onderzoek succesvol is, kan fusie-energie op termijn een belangrijke bijdrage leverenaan een schonere en duurzame energievoorziening.

neutronproton

De huidige energiebronnen

botsen voordat ze dicht

gebruikt te worden. Kleine dingen koelen sneller af dan grote (denk

Over 100 jaar moet onze hele

energievoorziening CO -vrij

zijn. Geen enkele energiebron

kan dat alleen af. We moeten

alle bronnen gebruiken die we

hebben: de zon, wind, water-

kracht, biomassa, aardwarmte,

kernsplijting, fossiele brand-

stoffen waarvan de CO wordt

opgeslagen, en kernfusie.

Alleen op die manier kunnen

we er voor zorgen dat er in de

toekomst voor iedereen vol-

doende energie beschikbaar is.

en heel veel energie.

heliumkern, een neutron