Fusie-energie: EAST Tokamak in China bereikt belangrijke mijlpaal

Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) in China heeft met succes een stabiele plasmaproductie met hoge opsluiting van 1,066 seconden gehandhaafd. Daarmee verbrak het bedrijf zijn eerdere record van 403 seconden, behaald in 2023.   

Op 20 januari 2025 handhaafde de Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST)-faciliteit in China (in de volksmond bekend als China's 'kunstmatige zon') met succes een steady-state plasma-operatie met hoge opsluiting gedurende 1,066 seconden. De duur van 1,066 seconden is een belangrijke stap in fusieonderzoek; daarom is deze prestatie een mijlpaal in het streven naar fusie-energieopwekking. De EAST-faciliteit had eerder in 403 een steady-state plasma-operatie met hoge opsluiting gedurende 2023 seconden gehandhaafd. Om kernfusie mogelijk te maken, moeten de gecontroleerde fusiefaciliteiten temperaturen van meer dan 100 miljoen ℃ bereiken, terwijl ze een stabiele werking op de lange termijn behouden.  

De Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST)-faciliteit in China werd in 2007 operationeel. Dit is een tokamakapparaat en dient sinds de ingebruikname als een open testplatform voor wetenschappers om experimenten en onderzoek op het gebied van fusie uit te voeren.  

EAST tokamak-apparaat is qua vorm en evenwicht vergelijkbaar met ITER, maar kleiner, maar flexibeler. Het heeft drie onderscheidende kenmerken: niet-cirkelvormige doorsnede, volledig supergeleidende magneten en volledig actief watergekoelde plasmagerichte componenten (PFC's). Het heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt in de magnetische opsluitingsbenadering van kernfusie, met name in het bereiken van recordbrekende plasmatemperaturen. 

Het gebruik van magneten om plasma te beperken en te controleren is een van de twee belangrijkste benaderingen om extreme omstandigheden te bereiken die nodig zijn voor kernfusie. Tokamak-apparaten gebruiken magnetische velden om warmte te genereren en plasma met hoge temperaturen te beperken. ITER is het grootste tokamakproject ter wereld. ITER is gevestigd in St. Paul-lez-Durance in Zuid-Frankrijk en is de meest ambitieuze samenwerking op het gebied van fusie-energie van 35 landen. Het gebruikt een ringtorus (of donutmagnetisch apparaat) om fusiebrandstof gedurende lange perioden op te sluiten bij temperaturen die hoog genoeg zijn om fusie-ontsteking te laten plaatsvinden. Net als ITER is het STEP-fusieprogramma van het Verenigd Koninkrijk gebaseerd op magnetische opsluiting van plasma met behulp van tokamak. De tokamak van het STEP-programma zal echter bolvormig zijn (in plaats van de donutvorm van ITER). Een bolvormige tokamak is compact, kosteneffectief en kan gemakkelijker worden opgeschaald.   

Inertial Confinement Fusion (ICF) is de andere aanpak om extreme omstandigheden te bereiken die nodig zijn voor kernfusie. Bij deze aanpak worden extreme fusieomstandigheden gecreëerd door een kleine hoeveelheid fusiebrandstof snel te comprimeren en te verhitten. De National Ignition Facility (NIF) bij Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) gebruikt lasergestuurde implosietechniek om capsules gevuld met deuterium-tritiumbrandstof te imploderen met behulp van laserstralen met hoge energie. NIF heeft onlangs een proof-of-concept van deze aanpak gedemonstreerd dat gecontroleerde kernfusie kan worden benut om aan energiebehoeften te voldoen.   

*** 

Referenties:  

1. Hefei Institutes of Physical Science, CAS. Nieuws – Chinese “Kunstmatige Zon” Bereikt Nieuw Record in een Belangrijke Mijlpaal Op Weg Naar Fusie-energieopwekking. Geplaatst op 21 januari 2025. Beschikbaar op https://english.hf.cas.cn/nr/bth/202501/t20250121_899051.html  

2. Experimentele geavanceerde supergeleidende tokamak (EAST). Korte introductie. Beschikbaar op  http://east.ipp.ac.cn/index/article/info/id/52.html  

3. Zhou C., 2024. Vergelijking tussen EAST en ITER tokamak. Theoretical and Natural Science, 43,162-167. DOI: https://doi.org/10.54254/2753-8818/43/20240818  

4. Hu, J., Xi, W., Zhang, J. et al. Alle supergeleidende tokamak: EAST. AAPPS Bull. 33, 8 (2023). https://doi.org/10.1007/s43673-023-00080-9  

5. Zheng J., et al 2022. Recente vooruitgang in Chinees fusieonderzoek op basis van supergeleidende tokamakconfiguratie. The Innovation. Volume 3, nummer 4, 12 juli 2022, 100269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100269  

*** 

Gerelateerde artikelen  

1. Fusie-energieprogramma van het Verenigd Koninkrijk: conceptontwerp voor de STEP-prototype-energiecentrale onthuld (7 september 2024).  

2. ‘Fusion Ignition’ werd voor de vierde keer gedemonstreerd in Lawrence Laboratory (20 december 2023) 

3. Fusion Ignition wordt realiteit; Energie-break-even behaald bij Lawrence Laboratory (15 december 2022) 

***