Energie
Ontwarren van Veilige en Praktische Fusie – Nieuwe Inzichten in Vastgehouden Brandstof
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Fusie & Brandstofefficiëntie
Kernfusie is mogelijk de ultieme groene energiebron, die geen gevaarlijke bijproducten, radioactiviteit (het enige “afval” is helium), of broeikasgassen produceert. En het zou aangedreven kunnen worden door een brandstof die zo overvloedig is dat het een aanzienlijk percentage van het gehele universum uitmaakt: deuterium, een waterstofisotoop.
Maar dit is ook een zeer moeilijk te realiseren vorm van energieopwekking. Het vereist dat we op aarde de omstandigheden in de kern van de zon nabootsen, met enorme drukken en tientallen of honderden miljoenen graden.
Kernfusie wordt al decennialang in natuurkundelaboratoria bereikt, maar een netto‑energiepositieve fusiereactie is nog niet behaald. Dit is waar veel partijen naar streven, van het internationale megaproject ITER tot commerciële fusieprojecten zoals Commonwealth Fusion Systems en Proxima Fusion.
De commerciële levensvatbaarheid hangt niet alleen af van het bereiken van een stabiele en energiepositieve plasmageneratie, maar ook van de algemene efficiëntie van het proces.
Een open vraag is de brandstofefficiëntie. Het is bekend dat deuterium gedeeltelijk wordt geabsorbeerd door de wanden van de tokamak‑fusierreactoren. Onderzoekers van Princeton University, University of California, University of Tennessee, Sandia National Laboratory en General Atomics proberen dit te achterhalen.
Bron: Princeton University
Ze publiceerden hun resultaten in Nuclear Materials and Energy1, onder de titel “Deuteriumretentiegedrag van boorfilm op DIII-D divertoroppervlak”.
Deuterium, Tritium & Fusie
Hoe lichter een atoom, hoe meer potentiële energie vrijkomt bij kernfusie. Het is dus logisch dat de meeste kernfusieprojecten zich richten op het samenvoegen van varianten van waterstof, waarbij de meest populaire optie deuterium‑tritiumfusie is.
Bron: Nature
Deuterium‑deuteriumfusie is ook mogelijk, maar om technische redenen wordt aangenomen dat het commercieel nog moeilijker te realiseren is. Daarom plannen bijna alle commerciële projecten of prototypes van commerciële projecten zoals ITER om deuterium‑tritium als brandstof te gebruiken.
Een probleem met tritium is dat het radioactief is, in tegenstelling tot deuterium. Dus je wilt niet te veel tritium in de reactor laten ophopen, noch wil je het uit het oog verliezen. Dit is niet alleen een veiligheidskwestie maar ook een regelgevingskwestie.
“Er zijn zeer strikte beperkingen op hoeveel tritium er op een bepaald moment in een apparaat mag zitten. Als je die limiet overschrijdt, stopt alles en wordt de licentie ingetrokken.
Dus, als je een functionerende reactor wilt hebben, moet je ervoor zorgen dat je tritiumadministratie nauwkeurig is. Als je over de limiet gaat, is dat een showstopper.”
Nu deuterium‑tritiumbrandstof waarschijnlijk zal worden gebruikt in commerciële kernfusie‑reactoren, is het zeer belangrijk te weten wat er met de brandstof gebeurt. En we weten al dat een deel ervan wordt geabsorbeerd door de wanden van de reactor.
Deuteriumabsorptie
De wanden van kernfusie‑reactoren zijn gemaakt van grafiet en gecoat met boor. Boor helpt de plasma‑impuriteiten zoals zuurstof, koolstof en wolfraam te verminderen.
Het is al een tijd bekend dat deze boor‑gecoatde wanden wat deuterium uit het plasma absorberen. Het mechanisme en de hoeveelheid waren echter niet duidelijk.
Om het te begrijpen voerden ze tests uit op DIII‑D, een tokamak‑fusierreactor bij General Atomics.
Ze ontdekten dat de schuldige voor deuteriumabsorptie eigenlijk geen boor, maar koolstof was.
Koolstof en boor samen kunnen zo sterk aan deuterium binden dat er temperaturen van ongeveer 1.000 graden Fahrenheit nodig zijn om de binding te verbreken, waardoor het zeer uitdagend is om de brandstof te verwijderen zonder het fusiesysteem te beschadigen.
“Koolstof moet tot een minimum worden beperkt. Hoewel we het niet tot nul kunnen reduceren, gebruiken we alle middelen die we hebben om de hoeveelheid koolstof zo veel mogelijk te verlagen.
We willen alle koolstof verwijderen en schone wolfraamwanden hebben om ervoor te zorgen dat de berekeningen nog dichter bij wat in ITER zal worden ervaren, liggen.”
Oplossingen Vinden
Bij dieper graven ontdekten de onderzoekers dat blootstelling aan een plasma met kleine hoeveelheden koolstofverontreiniging de hoeveelheid vastgehouden deuterium aanzienlijk verhoogde.
Voor elke vijf eenheden boor die in een monster werden vastgehouden, werden twee eenheden deuterium vastgehouden.
Het fenomeen is ook temperatuurafhankelijk. Boven 600.000°K (1 miljoen °F) is de retentie van deuterium beperkt, en de wand geeft deuterium terug bij 900.000°K.
Echter, dergelijke temperaturen die de wandcoating raken, moeten voor de langetermijnstabiliteit van het materiaal worden vermeden, dus het is geen praktische oplossing om brandstofaccumulatie in de reactorwanden te voorkomen.
Een waarschijnlijkere oplossing is te proberen de maximale hoeveelheid koolstofimpuriteiten die hun weg naar de reactorwanden kunnen vinden, te beperken, iets waarvan tot nu toe niet bekend was dat het zo belangrijk was.
Dit zal een directe praktische impact hebben op het uiteindelijke ontwerp en de productie van de ITER‑reactorwanden.
“ITER en toekomstige apparaten moeten voorzichtig zijn om C‑impuriteitsverontreiniging te minimaliseren om deuteriumretentie te verminderen.”
Het is ook waarschijnlijk dat dit de praktische haalbaarheid of commerciële levensvatbaarheid van elke kernfusie‑motor die grafiettegels op de wanden gebruikt (grafiet bestaat uit koolstofatomen), zoals de DIII‑D‑fusie in dit experiment, beperkt, omdat dit ontwerp waarschijnlijk na verloop van tijd te veel tritium ophoopt om toestemming te krijgen om als energiecentrale te opereren.
Conclusie
Kernfusie wordt geleidelijk een goed begrepen technologie, waarbij het record voor stabiele plasmaduur regelmatig wordt verbroken, het laatste record is 22 minuten in een Frans‑Chinese samenwerking.
Met behulp van AI is het waarschijnlijk dat fusie in de loop der tijd steeds efficiënter wordt, tot het punt waarop netto‑energie wordt bereikt.
Naarmate de technologie dichter bij commercialisering komt, ontstaan er nieuwe uitdagingen, zoals het naleven van regelgeving omtrent brandstofaccumulatie en radioactiviteit, iets waar experimentele reactoren zich minder zorgen over hoefden te maken.
Gelukkig worden deze problemen ook aangepakt, en het optimaliseren van de kwaliteit van de materialen die voor de reactoren worden gebruikt, zal helpen.
In combinatie met voortdurende verbeteringen in ons begrip van supergeleiding, kan dit helpen om onze moeite met het opwekken van groene energie tot het verleden te maken in de komende 1‑2 decennia.
Fusiebedrijven
Momenteel zijn geen van de bedrijven die zich uitsluitend richten op het commercieel levensvatbaar maken van kernfusie beursgenoteerd. Deze omvatten Helion, General Fusion (GFUZ ), Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy en NEO Fusion.
U kunt een uitgebreide lijst van startups in de kernfusieruimte vinden op de speciale pagina van Dealroom.
Desondanks is één beursgenoteerd bedrijf actief op het gebied van fusie, met een heroriëntatie van zijn concept van energieproductie naar ruimtevoortstuwing: Lockheed Martin (LMT ).
LMT Prijsgrafiek
Een opvallende uitzondering op de dominantie van privé‑genoteerde startups in het veld is het beursgenoteerde bedrijf Lockheed Martin Corporation, een reus in de defensie‑industrie.
Lockheed werkt sinds het begin van de jaren 2010 aan Compact Fusion, een kernfusie‑reactor die naar verwachting in de jaren 2020 klaar zal zijn.
Het bedrijf is zeer terughoudend geweest over dit project sinds de publieke aankondiging in 2021. Tot op de dag van vandaag is het onduidelijk wat het bedrijf heeft doen besluiten het idee te laten varen.
Tegelijkertijd lijkt het er niet volledig mee gestopt te zijn, met name door investeringen in 2024 in Helicity, een startup die een fusie‑motor ontwikkelt.
Het idee is om ruimtevaartuigen voort te stuwen met korte uitbarstingen van fusie. Helicity is van plan een plasmageweer te gebruiken, dezelfde aanpak als General Fusion. Mogelijk hebben Lockheed’s interne resultaten aangetoond dat het ontwerp geen fusie 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 een daadwerkelijk product? Het zou ook beter passen bij het algemene lucht‑ en ruimtevaart‑ en defensiegerichte profiel van het bedrijf.
Naast fusieprojecten is Lockheed Martin een van ’s werelds grootste lucht‑ en ruimtevaart‑ & defensiebedrijven, die we in detail hebben behandeld in november 2025 in “Lockheed Martin (LMT) Spotlight: Een leider in defensie en lucht‑ en ruimtevaart”.
Kort samengevat is dit het bedrijf achter vliegtuigen zoals de Black Hawk‑helikopters of de F‑16, evenals geavanceerde apparatuur zoals de F‑35, vliegende radarsystemen, of logistieke vliegtuigen zoals de C‑5 Galaxy & C‑130J Super Hercules.
Bron: Lockheed Martin
Het is ook de producent van enkele van de belangrijkste raketsystemen van het Amerikaanse leger, zoals de JAASM, Javelin, ATACMS en HIMARS, die extreem veel gevraagd worden na de uitputting van voorraden door het conflict in Oekraïne.
Lockheed is de hoofdaannemer voor het ontwerp, de ontwikkeling, het testen en de productie van het Orion‑ruimteschip, dat mogelijk het minst controversiële onderdeel van het volledige Artemis‑programma is.
Het bedrijf is actief in andere ruimteprogramma’s, zoals de GOES‑R‑weerruimtesatellieten, het verzamelen van asteroïdenmonsters door OSIRIS‑REx, de Jupiter‑sonde JUNO, en een draagbaar stralingsbeschermend vest AstroRad,
Over het geheel genomen, van belangrijke militaire systemen tot even belangrijke ruimte‑ en kernfusieprogramma’s, staat Lockheed Martin aan de voorhoede van Amerikaanse innovatie en lijkt het zijn voorsprong veel scherper te hebben behouden dan veel van zijn grote defensiecontractor‑concurrenten.
Laatste nieuws over Lockheed Martin Corporation
Studieverwijzing:
1. Shota Abe et al. (2025) “Deuteriumretentiegedrag van boorfilm op DIII-D divertoroppervlak”. Nuclear Materials and Energy Volume 42, maart 2025, 101855.
