Energie
Eerste Commerciële Kernfusieproject Aangekondigd
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Fusie, de Ultieme Energiebron
Naarmate stabiele, betrouwbare, goedkope en koolstofneutrale energievoorzieningen een steeds dringender probleem worden, is de aandacht gericht op nucleaire oplossingen.
Dit omvat kernsplijting, of het splitsen van zware atomen zoals uranium, thorium of plutonium. Deze technologie maakt een dramatische comeback in het licht van het uitfaseren van kolen- en gascentrales, ondanks de behoefte aan baseload-energieproductie, evenals de trends van elektrificatie van transport, verwarming en industriële productie.
Het is echter niet zonder problemen, zelfs voor de meer geavanceerde 4e generatie kerncentrales. Vooral blijft het omgaan met sterk radioactieve materialen vereisen, iets waar het publiek nog steeds wantrouwig tegenover staat en dat nooit volledig milieuneutraal zal zijn.
Dit is waarom wetenschappers de beloftes van kernfusie hebben onderzocht, waarbij atomen zoals waterstof samensmelten, hetzelfde fenomeen dat de Zon aandrijft.
Bron: Nature
Dit zou een brandstof gebruiken die het meest voorkomende element in het universum is en alleen onschadelijk helium of lithium produceren. Het zou ook krachtig genoeg zijn om in feite oneindige energie beschikbaar te maken, zonder risico op explosie of een uit de hand lopende kettingreactie.
Het probleem is dat het produceren van de vereiste omstandigheden zo moeilijk is dat geen enkele fusie-reactor tot nu toe dicht bij commercialisatie is gekomen.
Dit zou binnen minder dan een decennium kunnen veranderen, althans volgens Commonwealth Fusion Systems (CFS). Het bedrijf heeft zojuist aangekondigd dat het werkt aan de bouw van de eerste commerciële fusie-reactor in Virginia.
CFS Reactorproject
Commonwealth Fusion Systems streeft ernaar dat haar ARC-reactor 400 MW genereert voor het elektriciteitsnet in Virginia, wat genoeg is om 150.000 huizen van stroom te voorzien.
Dit is een radicale vooruitgang voor het veld van kernfusie, aangezien men altijd dacht dat de eerste opschalingsreactor 20-30 jaar verwijderd was. Zelfs de enorme internationale onderneming ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) wordt niet verwacht vóór 2039 voltooid te zijn.
Ter vergelijking wordt de CFS-reactor gepland om te worden gebouwd op een terrein dat eigendom is van het energiebedrijf Dominion (D ). Ze zien het als haalbaar al begin jaren 2030.
“De groeiende behoefte van onze klanten aan betrouwbare koolstofvrije energie profiteert van een zo divers mogelijk aanbod van energieopwekkingsopties, en in die geest zijn we verheugd CFS te ondersteunen in hun inspanningen.”
Edward H Baine – Dominion president
Commonwealth Fusion Systems
CFS Technologie
Om te begrijpen hoe realistisch dit project is, moeten we naar de geschiedenis van CFS kijken. Het bedrijf is in 2018 afgesplitst van MIT en heeft sindsdien $2 miljard opgehaald, onder andere van de Italiaanse oliereus Eni. CFS ontwikkelt een fusie-reactor gebaseerd op het “klassieke” tokamak-ontwerp, dat een plasma vormt in een torus (donutvorm).
Bron: DOE
(U kunt meer leren over kernfusie en verschillende reactorontwerpen in “Nuclear Fusion – The Ultimate Clean Energy Solution on the Horizon” en supergeleiding in “Progress In Superconductivity Making Way For A New Technological Revolution”)
CFS gebruikt hoogtemperatuur-supergeleidend (HTS) magneten ontwikkeld in samenwerking met MIT. Ze zullen de deuterium‑tritium plasma beheersen en comprimeren om kernfusie te creëren.
Een vloeibare “blanket” vangt die energie op als warmte, en zet deze vervolgens om in water dat een stoomturbine aandrijft om stroom te genereren. Deuterium is bijna overal beschikbaar en kan uit zeewater worden gefilterd, terwijl ARC-blankets van nature tritium zullen produceren.
In 2021 ontwikkelde het een 20 tesla HTS-magneet, een verbetering van 100‑1.000× ten opzichte van eerdere magnetprestaties en de grootste die ooit is gebouwd.
Deze magneten worden nu geassembleerd in een nieuw, recordbrekend ontwerp genaamd de Central Solenoid Model Coil (CSMC). In 2024 publiceerde het bedrijf ook zijn technologie voor een hoogstroomdichtheids‑, hoogtemperatuur‑supergeleidend kabel die stroom levert aan deze magneten.
Het brandstofverbruik zal zeer compact zijn, zoals voor alle kernfusietechnologieën:
“Omdat er slechts kleine hoeveelheden nodig zijn, kan 30 jaar ARC-brandstof worden geleverd door één enkele vrachtwagen wanneer een nieuwe fabriek opent, zonder risico op prijsveranderingen in de toekomst en zonder verbindingen met wereldwijd problematische toeleveringsketens.”
Aankomende Serie Van Reactor
De HTS-magneten zullen worden gebruikt om SPARC te bouwen, met als doel de eerste netto-energie fusie-reactor te worden, wat betekent dat het meer energie uit fusie zal produceren dan het verbruikt door de waterstofplasma te ontsteken.
SPARC is al in aanbouw op de campus van CFS in Massachusetts, maar heeft nog geen eerste plasma geproduceerd.
Bron: CFS
Als alles goed gaat met de SPARC-demonstrator, is ARC, die in Virginia zal worden gebouwd, de volgende stap.
Bron: CFS
Terwijl SPARC er is om de technologie te testen, zal ARC er zijn om de economische aspecten van het ontwerp te testen. Elke ARC zal ongeveer de grootte hebben van een grote winkel met ongeveer dezelfde locatiebehoeften.
Bron: CFS
De volgende stap is om ARC in massaproductie te brengen, met als doel de productiekosten te verlagen en de R&D-kosten te spreiden.
Serieuze Aanbevelingen
CFS wordt niet alleen gesteund door Dominion en Eni, maar ook door de Britse Atoomenergieagentschap, waarmee het in 2022 een samenwerkingsovereenkomst van vijf jaar heeft ondertekend.
De onderzoeksinspanningen van CFS werden gefinancierd door subsidies van twee initiatieven van het Amerikaanse Department of Energy, Advanced Research Projects Agency–Energy (ARPA–E) en Fusion Energy Sciences (FES).
De MIT-experts zijn ook nauw betrokken bij CFS:
“Waar de missie van de TFMC was om een constante sterkte te demonstreren, moest de CSMC snelheid aantonen.
Honderden handen hebben aan deze spoel gewerkt, vanaf de schetsfase tot het lange en ingewikkelde testprogramma. Het vernuft, de volharding en de toewijding die dit hechte team toonde, waren even indrukwekkend als de spoel die voortkwam uit hun arbeid.”
Ted Golfinopoulos, one of the MIT Principal Investigators on fusion reactors.
Beoordeling Van CFS
De prestaties van Commonwealth Fusion Systems op het gebied van magnettechnologie zijn van wereldklasse. Stabiele magnetische opsluiting, het centrale concept van een tokamak-reactor, zou de ontbrekende sleutel kunnen bewijzen om de puzzel van kernfusie op te lossen.
Het zal in elk geval een zeer waardevolle technologie zijn, niet alleen voor fusietoepassingen.
Het is echter nog wat vroeg om te zeggen hoe optimistisch de doelen en tijdlijn van CFS zijn. Kernfusie is een veld vol veelbelovende prototypes die minder stabiel of productief bleken te zijn dan gehoopt.
Dus het is onduidelijk of het extra vermogen van de CFS-magneten voldoende zal zijn om betrouwbare, winstgevende fusie‑plasma te produceren.
Als voorbeeld van mogelijke onopgeloste problemen, zou de tritiumproducerende blanket in de reactor minder productief of duurzaam kunnen zijn dan verwacht, zelfs als de plasmageneratie soepel verloopt. Het terugwinnen van de energie en omzetten in elektriciteit zonder schade aan de reactor gedurende tientallen jaren van werking kan eveneens lastig blijken.
Het vertrouwen dat CFS en Dominion Energy tonen, laat echter zien dat kernfusie grote vooruitgang boekt. Samen met AI die in staat is nieuw materiaal te ontwikkelen of plasma in realtime te stabiliseren, zouden we slechts 1‑2 decennia verwijderd kunnen zijn van onbeperkte goedkope energie die onmiddellijk grootschalige ontzilting, ruimteverkenning, indoor landbouw, enz. mogelijk maakt.
Fusiebedrijven
Momenteel is geen van de bedrijven die zich uitsluitend richten op het commercieel levensvatbaar maken van kernfusie, beursgenoteerd. Dit omvat Helion, General Fusion (GFUZ ), Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy, en NEO Fusion.
U kunt een uitgebreide lijst van startups in de kernfusiesector vinden op de speciale pagina van Dealroom.
Desondanks is één beursgenoteerd bedrijf actief in het fusiegebied, met een heroriëntatie van haar concept van energieproductie naar ruimtevoortstuwing: Lockheed Martin (LMT ).
LMT Prijsgrafiek
Een opvallende uitzondering op de dominantie van privé-geregistreerde startups in het veld is het beursgenoteerde bedrijf Lockheed Martin Corporation, een gigant in de defensie-industrie.
Lockheed werkte sinds het begin van de jaren 2010 aan Compact Fusion, een kernfusie-reactor waarvan men verwachtte dat deze in de jaren 2020 klaar zou zijn. Echter, later werd aangekondigd dat het werk aan het project in 2021 werd stopgezet.
Het bedrijf is zeer terughoudend geweest over dit project sinds de eerste publieke aankondiging. Tot op de dag van vandaag is het onduidelijk wat het bedrijf ertoe heeft gebracht het idee te verlaten.
Tegelijkertijd lijkt het dat het concept niet volledig is verlaten, met name door investeringen in 2024 in Helicity, een startup die een fusie‑motor ontwikkelt.
Het idee is om ruimtevaartuigen te voortstuwen met korte uitbarstingen van fusie. Helicity plant een plasmageweer te gebruiken, dezelfde aanpak als General Fusion. Mogelijk hebben de interne resultaten van Lockheed aangetoond dat hun ontwerp fusie niet kan handhaven op een manier die compatibel is met energieproductie.
Maar misschien, tegelijkertijd, zijn korte uitbarstingen voldoende voor de behoefte aan voortstuwing in de ruimte en veel dichter bij het worden van een daadwerkelijk product? Het zou ook beter passen bij het algemene lucht- en ruimtevaart- en defensiegerichte profiel van het bedrijf.
