Doorbraak van Proxima Fusion Brengt Commerciële Kernfusie Dichterbij

De decarbonisatie van de energiesector is cruciaal om de uitdaging van klimaatverandering aan te pakken. De behoefte aan koolstofvrije energiebronnen wordt verder versterkt door de opkomst van nieuwe technologieën zoals kunstmatige intelligentie (AI), die veel energie verbruikt.

Naast schone elektriciteit is er ook een groeiende energievraag voor koolstofvrije warmteproductie, waterontzilting en directe koolstofafvang uit de atmosfeer.

Hoewel hernieuwbare energiebronnen zoals zonne‑, wind‑ en geothermische energie aan populariteit winnen, is er een nog krachtigere optie die hoge betrouwbaarheid, hoge capaciteit en consistentie biedt, terwijl de koolstofvoetafdruk relatief laag blijft.

Die krachtige koolstofvrije energiebron zijn fusie‑energiecentrales, die ernaar streven een aanzienlijk deel van de toekomstige wereldwijde vraag naar schone energie te leveren.

Fusie‑energie is de Weg om Decarbonisatie te Versnellen

Fusie behoort tot de meest milieuvriendelijke energiebronnen omdat er geen schadelijke atmosferische emissies zijn. Dit betekent dat fusie niet bijdraagt aan de uitstoot van broeikasgassen (GHG) en daarmee aan de opwarming van de aarde. 

Tegelijkertijd suggereren schattingen dat de prijs van fusie‑energie al relatief vroeg in de technologische ontwikkeling concurrerend zal zijn. Studies extrapoleren capaciteitskosten voor toekomstige fusie‑energiecentrales in de range van 1–10 $/W, wat leidt tot kostenramingen voor fusie‑energie tussen 20–100 $/MWh. 

Het fusieproces brengt twee lichte elementen samen tot een zwaardere kern, waarbij enorme energie vrijkomt. De reacties vinden plaats in een materietoestand die plasma wordt genoemd, een heet, geladen gas bestaande uit positieve ionen en vrij bewegende elektronen met unieke eigenschappen.

Dit is anders dan splijting, waarbij een zwaar element wordt gesplitst in fragmenten. Voor brandstof maakt fusie gebruik van bronnen zoals waterstof en lithium, die overvloedig en toegankelijk zijn.

Nu is een fusie‑reactor een apparaat dat kernfusie gebruikt om elektriciteit op te wekken. De ITER Tokamak is ‘s werelds grootste en krachtigste fusie‑reactor. 

ITER is een internationaal onderzoeks‑ en engineeringproject voor kernfusie, uitgevoerd door China, de Europese Unie, India, Japan, Korea, Rusland en de Verenigde Staten, met als doel energie te creëren via een fusieproces dat vergelijkbaar is met dat van onze zon en sterren.

Het reproduceren van deze kernfusie op industriële schaal op aarde kan praktisch onbeperkte schone, veilige en betaalbare energie leveren. Daarom zijn er voortdurend inspanningen ondernomen om het opnieuw te creëren en de energie ervan te benutten.

Klik hier om te leren wat kernfusie de ultieme schone energieoplossing maakt.

Introductie van Commercieel Levensvatbare Fusie‑energie

Het is al vele decennia geleden dat wetenschappers voor het eerst de theorie van kernfusie begrepen. Sindsdien werken grootschalige projecten eraan de kloof naar een fusie‑energiecentrale te overbruggen met behulp van magnetische opsluitingsmethoden.

Dit omvat het STEP-sferische tokamak‑programma in het VK, de SPARC‑tokamak in de VS, en CFETR in China, evenals de tokamak ITER.

Hoewel tokamaks werden beschouwd als het meest veelbelovende pad naar een fusie‑energiecentrale, ondervinden ze uitdagingen vanwege hun gevoeligheid voor plasma‑verstoring. Dit vormt een aanzienlijke hindernis voor commercieel levensvatbare operaties. Daarom wordt onderzoek uitgevoerd om dit probleem op te lossen via voorspellings‑ en mitigatiemethoden. Er zijn echter tot nu toe geen experimentele demonstraties geweest die de haalbaarheid van een energiecentrale aantonen.

Een onderzoeksartikel van het Duitse startup Proxima Fusion toont de eerste quasi‑isodynamische (QI) stellarator met lage snelle deeltjesverliezen. Men gelooft dat het ontwerp van de fusie‑energiereactor de snelste route naar commercieel levensvatbare fusie‑energie biedt.

Genomineerd Stellaris, is het “ontworpen om in continue modus te opereren en intrinsiek stabiel te zijn,” zei Proxima’s mede‑oprichter en CEO Francesco Sciortino. “Geen ander ontwerp van een fusie‑energiecentrale is tot nu toe aangetoond dat het daartoe in staat is.”

Hoewel stellarators vergelijkbaar zijn met de tokamak wat betreft energie‑beperkingseigenschappen, vermijdt hun ontwerp problematische, door stroom gedreven plasma‑verstoring. Deze stellarators zonder netto toroidale stroom in het plasma hebben de mogelijkheid om in een stationaire toestand te werken. Dit betekent dat ze intrinsiek thermische en mechanische vermoeidheid van componenten verminderen en de noodzaak voor een duur systeem voor plasma‑stroomaandrijving elimineren.

Daarom hebben stellarators verschillende voordelen ten opzichte van de tokamak, zoals meer stabiliteit en minder benodigde stroom voor werking. Het ontbreken van een Greenwald‑achtige dichtheidslimiet bij stellarators betekent bovendien dat ze bij aanzienlijk hogere dichtheden kunnen opereren, wat gunstig is vanwege de voordelige schaalvergroting van fusie‑energie met brandstofdichtheid.

Nu is de QI‑stellarator bijzonder veelbelovend voor reactor‑toepassingen vanwege zijn inherent verminderde zelfgeïnduceerde stromen. Van de onderzochte stellarator‑opties heeft de modulaire, low‑shear QI‑stellarator het hoogste technologische gereedheidsniveau, dat wordt onderzocht in ‘s werelds grootste stellarator, de Wendelstein 7‑X. Het is een product van meer dan €1,3 miljard aan financiering van de Duitse federale overheid en de Europese Unie.

W7‑X ging een decennium geleden in bedrijf, maar bereikte pas enkele jaren geleden zijn volledige ontwerp‑specificaties. De W7‑X‑experimenten hebben nu de reductie van neoklassiek transport bereikt tot een niveau waarop turbulentie de belangrijkste drijvende kracht is voor warmte‑transport in het plasma.

Dit betekent dat geoptimaliseerde stellarators nu kunnen worden ontworpen om neoklassieke transportniveaus te bereiken die vergelijkbaar zijn met die van tokamaks. Als gevolg hiervan worden geoptimaliseerde stellarators fundamenteel beperkt door dezelfde fysieke beperkingen als tokamaks, terwijl ze de cruciale stabiliteit van stellarators behouden.

Echter, terwijl de Wendelstein 7‑X wordt ontwikkeld voor onderzoek en zich bevindt bij het Max Planck Instituut voor Plasma‑Fysica (IPP) in Duitsland, zou Stellaris op een dag het elektriciteitsnet kunnen voeden.

“IPP is een pionier op het gebied van stellarator‑optimalisatie. In de afgelopen jaren hebben we stellarators kunnen ontwerpen waarvan de fysische eigenschappen naar verwachting ongekende prestaties zullen leveren. Dit laat nog veel technologische en ingenieursuitdagingen over, problemen die dapper zijn aangepakt door Proxima Fusion in samenwerking met IPP in deze eerste studie van dit soort,” zei Prof. Dr. Per Helander, hoofd van de Stellarator Theory Division bij het Max Planck IPP. “Dit is belangrijk en noodzakelijk werk op de weg naar een fusie‑energiecentrale, die we hopen te versnellen door deze samenwerking.”

Het ontwerp zal tot leven komen met Proxima’s eerste demonstrator, die naar verwachting over zes jaar voltooid zal zijn. De demo‑stellarator Alpha wordt het allereerste fusie‑apparaat dat netto‑energieproductie in een stationaire toestand laat zien.

Dit zal de basis leggen voor de eerste 1 GW fusie‑reactor van het bedrijf, die ze hopen ergens in de jaren 2030 in bedrijf te stellen.

AI Benutten om de Grootste Uitdaging Aan te Pakken

Afgesplitst van het Max Planck Instituut voor Plasma‑Fysica, heeft het in München gevestigde Proxima afgelopen zomer €20 miljoen aan financiering opgehaald om de eerste generatie fusie‑energiecentrales te bouwen op basis van QI‑stellarators met hogetemperatuur‑supergeleiders en fusie om te zetten in een levensvatbaar bedrijf.

De voorbije en overgesubscriberde seed‑ronde werd geleid door het Zwitserse VC‑bedrijf Redalpine, met deelname van het door de Duitse overheid gesteunde DeepTech & Climate Fonds, het door de Beierse overheid gesteunde Bayern Kapital, en de Max Planck Foundation.

De bestaande investeerders, waaronder de Tomorrow Fund, Wilbe, High‑Tech Gründerfonds, UVC Partners en Plural, hebben hun pre‑seed‑investeringen eveneens verdubbeld.

De focus van Proxima Fusion, zoals we hebben uiteengezet, ligt op QI‑stellarators, die volgens hen veelbelovend zijn als een veilige, koolstofvrije en praktisch onbeperkte energiebron. Een stellarator is een ring van magneten in de vorm van een donut. Deze magneten zijn nauwkeurig gepositioneerd en kunnen plasma bevatten.

Destijds merkte het bedrijf op dat resultaten van stellar‑optimalisatie het veld van kernfusie hebben verstoord, waardoor het de uitdagingen kan aangaan met een benadering die zich richt op engineering en simulatie en gebruik maakt van geavanceerde computerkracht.

Vooruitgang in rekenkracht maakt het Proxima Fusion mogelijk de grootste uitdaging met stellarators aan te pakken — de complexiteit van het ontwerpen en bouwen ervan. Het was juist die complexiteit die wetenschappers in de jaren zestig voor tokamaks koos.

Echter, AI‑supercomputers helpen nu het Proxima‑team, dat ingenieurs van Google, SpaceX (SPCX ), Tesla (TSLA ), MIT en McLaren Formula‑1 omvat, bij het bouwen van hun fusie‑reactorontwerp.

AI stelt het bedrijf in staat om snel de beste fusie‑reactorontwerpen te itereren op basis van sleutelparameters zoals kosten, efficiëntie en beschikbaarheid van materialen. Dit elimineert de noodzaak om meerdere prototypes te bouwen, waardoor Proxima direct een functionerende demonstrator kan gaan bouwen. Volgens Sciortino:

“Het begrip van complexe geometrie en de gevolgen ervan is alles in stellarators. AI helpt Proxima patronen te ontdekken die leiden tot eenvoudigere, snellere en goedkopere ontwerpen.”

Stellaris is hier ontworpen om meer vermogen per volume‑eenheid te genereren dan elke andere stellarator. Hiervoor worden hogetemperatuur‑supergeleider (HTS) magneten gebruikt om sterkere magnetische velden te creëren. Dit maakt niet alleen verkleining mogelijk, maar stelt ook efficiëntere, kosteneffectieve en sneller te bouwen reactoren in staat.

Het bedrijf gebruikt bovendien alleen bestaande materialen, wat betekent dat de reactoren kunnen worden gebouwd met beschikbare toeleveringsketens.

“Voor de eerste keer tonen we aan dat fusie‑energiecentrales gebaseerd op QI‑HTS stellarators mogelijk zijn. Het Stellaris‑ontwerp omvat een ongeëvenaarde breedte aan fysica‑ en engineeringanalyses in één samenhangend ontwerp. Om fusie‑energie werkelijkheid te maken, moeten we nu overgaan tot een volledig technisch ontwerp en de ontwikkeling van enabling‑technologieën voortzetten.”

– Dr. Jorrit Lion, mede‑oprichter en chief scientist van Proxima Fusion

Met al deze resultaten zei Ian Hogarth, partner bij Plural, dat Proxima heeft bewezen wat het zich met Stellaris voorstelde:

“QI‑HTS stellarators als de leidende technologie in de wereldwijde race naar commerciële fusie.”

Het bedrijf plant zijn Stellarator Model Coil (SMC) demo‑magneet in 2027, die de technologie achter de spoelen die in de reactor worden gebruikt zal testen en valideren, waardoor de haalbaarheid van het gebruik van HTS‑materialen in zo’n complex magnetisch spoelsysteem wordt aangetoond. Dit zal de HTS‑technologie volledig risico‑vrij maken voordat een full‑scale stellarator‑apparaat zoals “Alpha” wordt gebouwd, waarvan wordt verwacht dat het netto‑fusie‑energieproductie zal bereiken.

“Gezien de toenemende wereldwijde energievraag en de groeiende behoefte aan Europese energiezekerheid, is het ontsluiten van onbeperkte, schone energie via fusie nog nooit zo urgent geweest, en Proxima zet zich in om Europa naar een door fusie aangedreven toekomst te leiden.”

– Sciortino

Klik hier om te leren hoe AI helpt bij het verbeteren van kernfusie.

Grote Nucleaire Push Onder Grote Tech

Interessant genoeg maken niet alleen kleine private bedrijven, maar zelfs grote publieke organisaties vooruitgang op dit gebied. Terwijl ze investeren in fusie‑energiecentrales, ligt hun focus voornamelijk op kleine modulaire reactoren (SMR’s), die geen fusie‑energiecentrales zijn maar een type kernsplijtingsreactor. Deze SMR’s zijn niet alleen snel operationeel te krijgen omdat de bouw minder tijd kost, maar ze zijn ook efficiënter dan grootschalige kernreactoren die worden aangedreven door AI‑manie.

Als een belangrijke motor van economische groei in de toekomst worden zowel de private sector als de overheden beschouwd als investeerders van miljarden dollars in onderzoek naar fusie‑energiecentrales, aangezien deze zich nog in de verkennende fase bevinden en nog niet publiek zijn.

Kernfusie wordt al ongeveer 75 jaar onderzocht, en ondanks dat heeft het nog geen netto‑energie op een betekenisvolle manier opgewekt. Volgens het rapport Big Ideas for 2025 van Cathie Wood’s Ark Invest, beloven private fusiebedrijven doorbraken in de komende paar jaren, maar “commercialisatie zou nog ongeveer 15 jaar kunnen duren.”

1. Microsoft

Vorig jaar in september heeft Microsoft (MSFT ) een overeenkomst gesloten met Constellation Energy (CEG ) om de Three Mile Island kerncentrale te heropenen om de technologische gigant te helpen aan zijn stijgende energievraag te voldoen. De faciliteit werd in 2019 gesloten, maar zal nu in 2028 heropend worden en zal operationeel blijven tot minstens 2054.

“De beslissing hier is het krachtigste symbool van de wedergeboorte van kernenergie als een schone en betrouwbare energiebron,” zei Joe Dominguez, CEO van Constellation Energy Corp. (CEG), een bedrijf met een marktkapitalisatie van $75,7 mrd waarvan de aandelen momenteel handelen tegen $241,65, een stijging van 7,65 % YTD.

De grootste producent van koolstofvrije energie in de VS, Constellation, exploiteert een vloot van kerncentrales. De herstart van Three Mile Island zal meer dan 800 MW aan vermogen leveren, waarvan alles zal worden afgenomen door Microsoft onder de 20‑jarige energie‑leveringsovereenkomst.

Bovendien heeft Microsoft een contract met Helion om elektriciteit af te nemen van hun eerste fusie‑energiecentrale zodra deze in 2028 begint met stroomproductie.

Met een marktkapitalisatie van $2,95 trillion, handelen MSFT‑aandelen momenteel tegen $398,60, een daling van 5,81 %. Het bedrijf betaalt een dividendrendement van 0,84 %. Voor Q4 2024 rapporteerde het bedrijf een omzet van $69,63 miljard, een groei van 12,3 % jaar‑op‑jaar, terwijl de winst per aandeel (EPS) $3,23 bedroeg.

Microsoft loopt voorop in de commercialisering van AI, met zijn kunstmatige‑intelligentie‑business die dit jaar een geannualiseerde omzet van $13 miljard bereikte. Dit is te danken aan de nauwe samenwerking met OpenAI, de maker van ChatGPT. Het bedrijf bracht vorig jaar ook AI‑assistenten onder het merk Copilot uit.

2. Google

Google heeft een partnerschap gesloten met Kairos Power voor maximaal zeven SMR’s met een totale capaciteit van 500 megawatt. Dit zal de zeven jaar oude startup helpen om haar eerste commerciële reactor tegen het einde van dit kwartaal operationeel te krijgen en extra reactoren tegen 2035. Kairos heeft bovendien $300 miljoen aan financiering verkregen van het Amerikaanse Department of Energy voor haar Hermes‑project, een demonstratie‑nucleaire reactor.

Dit akkoord “landmark” noemend, zei Michael Terrell, senior director of energy and climate bij Google:

“We denken dat kernenergie een belangrijke rol kan spelen bij het helpen voldoen aan onze vraag, en ons in staat stelt die vraag schoon en 24 uur per dag te dekken.”

Naast het ondersteunen van schone groei gelooft Terrell dat kernenergie hen zal helpen “de voortgang van AI te realiseren.” Bovendien, als deze projecten wereldwijd opschalen, kan het Google ook “enorme voordelen opleveren voor gemeenschappen en elektriciteitsnetten over de hele wereld,” voegde hij toe.

Bovendien heeft Google ook geïnvesteerd in TAE Technologies, een bedrijf dat jarenlang in stealth‑modus opereerde en meer dan een miljard dollar heeft opgehaald om fusie‑energie te ontwikkelen. Google werkt sinds 2014 samen met TAE.

Met een marktkapitalisatie van $2,08 trillion, handelen GOOGL‑aandelen momenteel tegen $171,65, een daling van 10,05 %. Het bedrijf betaalt een dividendrendement van 0,47 %. Voor 4Q24 rapporteerde het moederbedrijf, Alphabet (GOOG ), een omzet van $96,47 miljard en een EPS van $2,15.

Het bedrijf rapporteerde een omzet van $11,96 miljard, gedreven door de AI‑boom, hoewel het nog steeds achterloopt op Microsoft en Amazon. Het voorziet $75 miljard aan kapitaalinvesteringen dit jaar, gedreven door de uitbouw van datacenters en infrastructuur voor AI.

Conclusie

De belangstelling voor nucleaire energie, zowel fusie als splijting, neemt toe nu de wereld op zoek is naar een schone, betrouwbare energiebron om te voldoen aan de groeiende energievraag, AI‑initiatieven te ondersteunen en ambitieuze netto‑nul‑koolstofdoelen te bereiken. 

Als het gaat om fusie‑energie, werden historisch gezien tokamaks gebruikt als magnetische opsluitingsapparaten in fusie‑reactoren. Maar terwijl ze het plasma heet houden, krijgen stellarators nu aandacht vanwege hun vermogen om het plasma stabiel te houden. Met AI die de grootste uitdaging van stellarators—complexiteit—aanpakt, zouden ze de voorkeursoptie kunnen worden voor een toekomstige fusie‑energiecentrale.

Hier leidt Proxima Fusion de weg naar een commercieel levensvatbare oplossing door AI‑gedreven ontwerp, hogetemperatuur‑supergeleiders en stellarator‑technologie te benutten. Met de eerste demonstrator die binnen zes jaar klaar moet zijn en plannen voor een 1 GW fusie‑reactor in de jaren 2030, stelt Proxima nieuwe normen in de race om een onbeperkte, koolstofvrije energiebron te ontsluiten.

Naarmate de wereldwijde energievraag stijgt en de urgentie om te decarboniseren toeneemt, wordt fusie snel een naderende realiteit!

Klik hier om meer te leren over het eerste commerciële kernfusieproject dat is aangekondigd.

Studieverwijzing:

1. Lion, J., Anglès, J.-C., Bonauer, L., et al. (2025). Stellaris: Een hoogveld quasi‑isodynamische stellarator voor een prototypische fusie‑energiecentrale. Fusion Engineering and Design, In Press, Corrected Proof, 114868. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2025.114868