Kernfusie: toekomstmuziek

Kernfusie is het samensmelten van lichte elementen tot een nieuw, iets zwaarder element. Voor de opwekking van energie is de reactie waarin twee waterstofatomen (1 deuterium en 1 tritium) worden omgezet in een heliumatoom de meest voor de hand liggende. Bij deze fusiereactie vindt massaverlies plaats: 0,67 procent wordt omgezet in energie. Het streven is om deze energie in kernfusiecentrales om te zetten in elektriciteit.

Wanneer waterstof helium wordt treedt feitelijk een verschuiving op in het periodiek systeem (van links naar rechts: van licht naar zwaar), bovendien worden twee atomen één atoom. In die zin is kernfusie tegenovergesteld aan kernsplitsing, het proces waarbij kernenergie vrijkomt door het splitsen van zware atomen, zoals uranium. Zo kan (verrijkt) uranium uiteen vallen in de lichtere elementen strontium en barium, waarbij het aantal atomen juist verdubbeld. Deze, conventionele, kernenergie wordt wereldwijd toegepast om, in kerncentrales, elektriciteit op te wekken. Kernenergie uit kernsplitsing is echter niet duurzaam. Ten eerste is het geen schone energie, er ontstaat radioactief afval; daarnaast is de totale voorraad grondstoffen (zware elementen als uranium en plutonium) beperkt.

Kernfusie kan worden beschouwd als een vorm van duurzame energie. De benodigde grondstoffen zijn alom aanwezig en bij de reactie ontstaan geen radioactieve elementen. Omdat er verder ook geen CO2 vrijkomt, lijkt kernfusie een prima middel om de elektriciteitsproductie op basis van fossiele brandstoffen (steenkool, aardgas) te vervangen, en daarmee de CO2-uitstoot te verlagen.

Helaas zal het nog lang duren voordat er op commerciële schaal gebruik gemaakt kan worden van kernfusie. Momenteel is het proces nog niet rendabel: om de reactie op gang te houden moet ongeveer evenveel energie worden toegevoegd als er vrijkomt. Onderzoekers uit Europa, Rusland, de Verenigde Staten, Japan, China, India en Zuid-Korea proberen het proces efficiënter te maken. Ze werken momenteel aan ITER, een fusiecentrale in Frankrijk, die naar verwachting in 2016 klaar is. Alhoewel deze centrale al een aanzienlijke energieoverschot zal produceren, wordt toch aangenomen dat commercieel rendabele kernfusie niet voor 2050 zijn intrede zal doen.

Daarmee is kernfusie helaas niet de grote oplossing om het broeikaseffect te bestrijden. Om de gevolgen van klimaatverandering te bestrijden is nú een aanzienlijke CO2-reductie nodig. (Zo zullen volgens het IPCC emissiedoelstellingen in de nabije toekomst aanzienlijk scherper gesteld moeten worden dan de in het Kyoto-protocol vastgelegde emissiereducties.)

Voorlopig zijn de voornaamste oplossingen daarom: energiebesparing; overschakeling naar de diverse andere bronnen van duurzame energie, zoals windenergie, zonne-energie, waterkracht, aardwarmte en biomassa; en vergroting van de CO2-opslag, bijvoorbeeld door CCS, herbebossing en avoided deforestation.

© www.hier.nu / Rolf Schuttenhelm