Kernfusie komt eraan. Bijna. Echt waar - Bericht uit Brussel

'Wat is leuker dan natuurkunde op de vroege ochtend?'

Het standaardgrapje is dat kernfusie er over dertig jaar is. Er zijn allerhande onderzoeken en probeersels maar commerciële toepassing blijft uit. In 1985 spraken Gorbatsjov en Reagan af om commerciele kernfusie mogelijk te maken als cadeau voor iedereen. De EU begon, samen met meerdere landen zoals Japan, in 1992 met het financieren van de eerste studies voor dit project. Dat mondde uit in 2006 in ITER, het grootste onderzoeksproject naar kernfusie ter wereld.

Sinds 2006 is er door de EU 10 miljard in gestopt en 10 miljard door andere partners. Niet om bruikbare elektriciteit mee te produceren. Het zal nooit op het net aangesloten worden. Uiteindelijk moet met wat men dan geleerd heeft een demoversie van een commerciële centrale gebouwd gaan worden, onder de toepasselijke naam DEMO.

ITER kost hopelijk niet meer dan 27 miljard. De demoversie wordt zeker twee keer zo duur.

In 2006 dacht men in 2020 klaar te zijn. In 2016 dacht men in 2035 klaar te zijn. In 2024 dacht men in 2039 klaar te zijn. Door het voortdurend opschuiven van de einddatum staat het demoproject nu gepland met als einddatum 2060. Voorlopig staat er in de nieuwe meerjarenbegroting opnieuw meer dan 6 miljard ingeboekt voor dit project.

Ik ben sinds mijn start in het Europees Parlement in 2011 kritisch over het project. Niet omdat ik onderzoek niet leuk of nuttig zou vinden, want dat vind ik zeker wel. Maar het lijkt er sterk op dat er niet gekeken wordt naar andere ontwikkelingen op dit gebied.

De obsessie, in mijn ogen, met hernieuwbare energie heeft geleid tot een grote zak subsidie op zowel EU- als nationaal niveau. Gratis geld heeft een enorme aantrekkingskracht, dus er zijn heel veel gegadigden die allemaal hun praatje komen doen hier. Wärtsilä pleit voor investeringen in hun biobrandstofcentrales om het elektricteitsnetwerk goedkoper te stabiliseren, nodig vanwege het sterk variabele aanbod van windenergie. Geen gek idee want volgens de Europese Rekenkamer moeten we denken aan 2000 miljard voor stabilisatie, terwijl we niet meer stroom krijgen dan vroeger. Oostenrijk en Italië kwamen vertellen over alpine waterkrachtcentrales, met hetzelfde doel, en om windstroom om te kunnen zetten in een hoger waterpeil in stuwmeren.

Vorige week was er dan ook een praatje in het Europees Parlement, in de vorm van een discussiebijeenkomst, over de stand van zaken met betrekking tot andere kernfusie startups dan ITER, en het zou heel technisch worden. En dat om 8 uur ‘s ochtends. Maar er werd ook ontbijt geserveerd en wat is er leuker dan wat natuurkunde op de vroege ochtend? Dus ik was één van misschien twintig aanwezigen. Vier parlementariërs, een paar assistenten, en de overige aanwezigen waren er namens de industrie. Ik schat dat er vijftien broodjes per persoon waren.

De belangrijkste spelers waren vertegenwoordigers van Renaissance Fusion en van Proxima Fusion. Ongetwijfeld niet toevallig spraken zij over twee manieren om fusie te bereiken, beide anders dan ITER. Het begin van de presentaties was niet sterk. In plaats van te spreken over waar men zelf mee bezig was, werd er vooral negatief gesproken over andere energievormen, zoals kernsplitsing.

Een spreker vergeleek een kerncentrale zelfs met een potentiële atoombom. Nonsens. Ook kwam hij met een plaatje van dikke rookwolken van CO₂, in werkelijkheid een onzichtbaar en geurloos gas. Waarom doen ze dat? Mensen die hierin geloven hebben ze al mee, en ikzelf heb dan moeite om zo iemand nog serieus te nemen. Gelukkig werd het een stuk beter naarmate men de techniek in dook maar het riep bij mij vooral een beeld op van een industrie die bepaald niet zeker is van de eigen toekomst.

Kernfusie verschilt nogal van kernsplitsing, waar ik eerder over schreef. Bij kernsplitsing neem je zware atoomkernen die bij splitsing (dat is uiteenvallen) hitte opleveren. De installatie zelf bestaat voornamelijk uit een bak koelvloeistof met daarin staven met uranium of plutonium. Het splijten gaat bijna vanzelf. Bij kernfusie neem je juist hele lichte atomen die je dwingt tot samengaan in een nieuw atoom. Dat gebeurt alleen bij extreme temperatuur en/of druk. Dat proces kost een heleboel energie en het is dus lastig om aan het einde toch energie over te houden. Het handigst om te gebruiken zijn twee isotopen (varianten) van waterstof, namelijk deuterium en tritium. Die willen tenminste nog een beetje.

Er zijn twee manieren om dit aan te pakken. Ten eerste kun je gebruik maken van extreem hoge temperaturen, en dan moet u aan 150 miljoen graden denken. Bij die temperatuur vallen atomen uit elkaar. De overblijvende wolk van elementaire deeltjes wordt aangeduid als plasma. Plasma kun je niet ergens in doen, dus voor de opsluiting wordt er gebruik gemaakt van magneten. Hele grote, hele koude, magneten. ITER gebruikt een klassiek ontwerp, een zogenaamde tokamak. U moet denken aan een plasmawolk als de lucht in een fietsband van 20 meter doorsnee, in een eindeloze rondgang, maar dan dus zonder fietsband. Lastig om in bedwang te houden.

(Screenshot ter context toegevoegd door Bart, niet door Auke)

Renaissance Fusion heeft een iets ander ontwerp, een stellerator. U moet dan denken aan een kleinere cirkel van 6 meter maar met een veel ingewikkelder, kronkelende rondgang van het plasma. Ze gebruiken een gecompliceerd ‘3D’ magneetontwerp om dat te sturen, maar daardoor kan het volume ook veel kleiner. En hun magneten zijn ‘hoge temperatuur supergeleidend’ (HTS). Die hoge temperatuur is wat overdreven want we hebben het nog steeds over iets van 200 tot 250 graden onder nul. De energiekosten blijven immens. Er zijn meerdere partijen die stellerators ontwerpen, zoals bijvoorbeeld het aanwezige Proxima Fusion, een Duitse spin-off van het Max Planckinstituut.

De andere optie is het opsluiten van het deuterium en tritium in hele kleine tabletjes met een buitenschil, een paar millimeter groot. Vervolgens beschiet je die met meerdere enorme lasers van alle kanten, heel precies en tegelijkertijd. In het Amerikaanse National Ignition Facility (NIF) gebruiken ze daarvoor 192 lasers. De ontstane druk leidt tot een enorme temperatuur aan de binnenkant en daarmee hopelijk tot fusie. Het is al een paar keer gelukt om meer energie op te wekken dan erin gaat. Maar het lukt nu om eens per dag te schieten. Dat moet naar 10 keer per seconde. Het is mij ook niet helemaal duidelijk hoe je daar een centrale omheen bouwt maar zoals natuurkundigen dan zeggen: nu is het nog een kwestie voor de ingenieur. Het ontwerp is op zich veel hanteerbaarder dan een plasmawolk van miljoenen graden.

China investeert officieel meer dan de hele rest van de wereld samen. China heeft geen last van bezwaarprocedures en bouwt sneller dan wie ook. Als iemand fusie vóór 2035 commercieel maakt, is de kans reëel dat het een Chinees logo draagt.

Er is ook een bedrijf in Oxford aan de slag. Tokamak Energy test sinds 2025 een bolvormige tokamak met HTS-magneten en zij hopen daadwerkelijk energie te produceren over een jaar of tien. Proxima Fusion hoopt tegen die tijd structureel meer energie over te houden dan ze erin stoppen. Renaissance Fusion is meer bezig met het maken van ontwerpen. Deze drie Europese startups haalden samen al meer dan 1,2 miljard euro op, vaak met publieke steun via het Europese fusieprogramma en nationale fondsen. Maar het schiet niet op met daadwerkelijke energieproductie.

In de VS zijn ook meerdere start-ups. Die worden fors financieel gesteun, ook door bedrijven zoals Microsoft. Commonwealth Fusion Systems bij Boston bouwt SPARC met HTS magneten die drie keer sterker zijn dan ITER. Toch is het zeker 2040 voor deze club een commercieëe reactor gebouwd heeft. Helion Energy (Redmond, Washington) heeft weer een wat ander magnetisch ontwerp met zijn Polaris-project maar claimt al in 2028 elektriciteit te gaan leveren aan Microsoft, een bescheiden 50MW. Dat lijkt mij toch bijzonder optimistisch.

China investeert officieel meer dan de hele rest van de wereld samen. De CFETR (Chinese Fusion Engineering Test Reactor) moet rond 2035 zo succesvol zijn dat direct daarna commercieel gebouwd kan gaan worden. Tegelijk financiert China private initiatieven zoals Energy Singularity (Shanghai) en Neo Fusion. China heeft geen last van bezwaarprocedures en bouwt sneller dan wie ook. Als iemand fusie vóór 2035 commercieel maakt, is de kans reëel dat het een Chinees logo draagt.

Ik noemde aan het begin dat fusiebrandstof bestaat uit deuterium en tritium. Deuterium is er volop. Maar er bestaat wereldwijd maar 25 kilo bruikbaar tritium, terwijl één gigawatt fusiecentrale ongeveer 75 kilo per jaar verbrandt. Grappig genoeg kopen al die fusieprojecten hun tritium van Canadese CANDU-reactoren. Dat zijn kerncentrales, splitsing dus, die tritium als bijproduct maken. Zonder kerncentrales geen kernfusie momenteel. Het is wel zo dat als er eenmaal een fusiecentrale werkt, die in staat zal zijn om iets meer tritium als bijproduct te maken dan te gebruiken.

Tegen de tijd dat de eerste fusiecentrale in 2040 feestelijk wordt ingehuldigd zullen er, ook als maar een gedeelte van de plannen doorgang vindt, al tientallen thorium-reactoren draaien

Optimistisch denkend kunnen we in 2040 de eerste fusiecentrales verwachten. Maar dat zal dan niet op basis van ITER zijn. Ik verwacht ook niets meer van het demoproject daarna. De ontwikkelingen hebben eerder onderzoek ingehaald. Op enig moment moet dat ook in Brussel landen.

Maar vanuit mijn perspectief twijfel ik over fusie. Terwijl we wachten op die ultieme schone, onuitputtelijke bron, draaien er vandaag al reactoren die vrijwel hetzelfde bieden. De Canadese CANDU’s leveren al zestig jaar CO₂-vrije, goedkope en veilige elektriciteit met natuurlijk uranium, niet verrijkt, en produceren ondertussen het tritium dat fusie nodig heeft.

In China starten vanaf 2030 de eerste commerciële thorium-gesmolten-zout-reactoren (TMSR), die vrijwel geen langlevend afval maken, walk-away safe zijn en thorium gebruiken: dat is een brandstof die drie tot vier keer overvloediger is dan uranium.

Tegen de tijd dat de eerste fusiecentrale in 2040 feestelijk wordt ingehuldigd zullen er, ook als maar een gedeelte van de plannen doorgang vindt, al tientallen thorium-MSR’s draaien. Niet hier, vermoed ik. Evenals tientallen nieuwe geavanceerde splijtingsreactoren, zoals Westinghouse AP-1000, waarvan helaas ook maar een frustrerend klein aantal in Europa, ben ik bang.

Fusie kan uiteindelijk best winnen ondanks de enorme technische uitdaging. Maar dat wordt niet een kind van ITER, en de komende decennia blijft kernsplitsing de logische keuze voor de groeiende vraag naar continue elektriciteit. Hoe meer we daarvan hebben, hoe minder het eerder genoemde kostbare probleem van netinstabiliteit speelt.

— Auke Zijlstra is Europarlementariër namens de PVV. Voor NN schrijft hij over het wel en vooral wee in Brussel. Op X is hij te vinden als @EconoomZijlstra. Zijn eerdere Berichten uit Brussel zijn te vinden op deze pagina.

Aan- of aanmelden voor notificaties van separate onderdelen van Nijmans Nieuwsbriefje doet u via uw accountpagina. Normaliter is de commentfunctie alleen open voor paid subscribers. Omdat Auke een volksvertegenwoordiger is, zijn ze onder zijn bijdragen voor allen geopend.

---

---