19 augustus 2017

Metaaldamp beschermt wand van kernfusiereactoren

Terwijl de voorbereidingen aan het internationale fusieproject ITER in volle gang zijn, kijken sommige onderzoekers als verder, naar de eerste elektriciteitscentrales op basis van kernfusie. Die DEMO-reactoren moeten schone, praktisch onuitputtelijke energie opwekken uit het kernfusie-proces van waterstof-isotopen dat ook de zon en sterren van energie voorziet. In ITER wordt een reactorwand van wolfraam gebruikt om de hitte en het deeltjesbombardement (plasma) uit de reactor te weerstaan. Voor de nog intensere omstandigheden in DEMO-reactoren is nog geen ideale oplossing gevonden.

Vloeibare metaallaag blootgesteld aan een intense plasmabundel.

Vloeibaar metaal met een dampschild
In hun Nature Communications-paper onderzochten Stein van Eden en zijn collega’s het concept van een zichzelf reparerende wand van vloeibaar metaal voor fusie-energiecentrales. Het vloeibare metaal – bijvoorbeeld tin of lithium – stroomt door een sponzige structuur van wolfraam en kan continu worden ververst als er beschadigingen optreden. Dit concept is extra interessant door de damplaag die automatisch boven het vloeibare metaal ontstaat. Deze damplaag dienst als eerste beschermlaag en kan de energie en snelle deeltjes uit het plasma uitsmeren over een veel groter gebied dan het normale raakvlak op de fusiewand.

Van Eden’s onderzoek toont aan dat een dampschild automatisch de temperatuur van de reactorwand stabiliseert, zelfs als de binnenkomende energie varieert. Als de oppervlaktetemperatuur stijgt, verdampt er meer vloeibaar metaal en groeit de damplaag. Die kan daardoor meer energie van het plasma opvangen en verspreiden. De combinatie van een zelfregulerende damplaag en zelfgenezende vloeistof maken vloeibare metaalwanden een veelbelovende oplossing voor toekomstige fusiereactoren.

Het volledige vak-artikel over het onderzoek kan hier ingezien worden.

Bron: NWO

 

Laat wat van je horen

*