Kernfusie werkt door waterstofatomen met zo'n kracht tegen elkaar aan te drukken dat ze zich combineren tot helium, waarbij enorme hoeveelheden energie en warmte vrijkomen. In tegenstelling tot andere kernreacties ontstaat hierbij geen radioactief afval.
Kernfusie is belangrijk omdat het een eindeloze bron van schone energie kan zijn. Als fusie op grote schaal mogelijk wordt, zijn er geen windturbines, zonnepanelen, kolen- of gascentrales meer nodig voor onze behoefte aan elektriciteit, we kunnen dan de energie die bij fusie vrijkomt gebruiken.
Kernfusie is het fuseren (samensmelten) van lichte atoomkernen. Hierbij komt energie vrij die kernfusie-energie wordt genoemd. Wanneer atomen van lichtere elementen op de juiste wijze worden samengebracht, wordt een zwaardere atoomkern gevormd.
Kernfusie belooft al de gevaren en nadelen van kernsplijting op te lossen. Kernfusie werkt door deuterium- en tritiumkernen (isotopen van waterstof) te laten botsen totdat zij samensmelten tot heliumkernen. Daarvoor is geen duur en gevaarlijk radioactief materiaal nodig.
Kernfusie is namelijk de techniek die de energieopwekking van de zon imiteert waarbij twee (waterstof)isotopen botsen en tot een zwaardere atoomkern (helium) fuseren. Dit proces gebeurt onder hele hoge druk en temperatuur.
Als de voorraad waterstof in haar kern over 5,5 miljard jaar opraakt, wint de zwaartekracht het van kernfusie, waardoor de zon krimpt. De stijgende temperatuur en druk in de kern maken de fusie van helium nu mogelijk. Hierdoor worden de buitenste lagen van de zon verwarmd en zwelt de zon op.
Water verdampt. Rond 5800 graden verdampt als één van de laatste stoffen: wolfraam. Dit is het metaal dat niet voor niets in de gloeidraad van een lamp wordt gebruikt. Na deze gedaanteverwisselingen blijft er een gas over, met vrij door elkaar bewegende moleculen, die elkaars aanwezigheid nauwelijks voelen.
Het grote nadeel van kernfusie is dat de temperatuur bij kernfusie heel hoog moet zijn, zo'n 150 miljoen graden Celsius. Dat levert onder andere uitdagingen op voor het materiaal van de reactorwand. Verder is het duur om een reactor te bouwen.
Het enige product van fusie is helium, een inert en onschadelijk gas dat veel gebruikt wordt als koelmiddel. Onder invloed van de fusiereactie wordt de reactor zelf een beetje radioactief maar het materiaal kan al binnen honderd jaar weer veilig hergebruikt worden.
In december 2021 gebeurde het meest succesvolle kernfusie-experiment tot nu toe. Jammer genoeg kostte het méér energie dan het opleverde. Toch blijven heel wat wetenschappers en wetenschapsters overtuigd: als je het proces zou opschalen en verfijnen, kan er voldoende energie overblijven.
Kernfusie is een ander proces dan kernsplijting, waar nu kernenergie mee wordt opgewekt. Bij kernsplijting wordt uranium of plutonium gesplitst, terwijl bij fusie atomen samenkomen. Bij kernfusie is er minder risico en komt geen langdurig radioactief afval vrij.
Een belangrijk verschil tussen kernsplijting en kernfusie is dat voor kernsplijting zwaardere atoomkernen nodig zijn (zoals uranium en plutonium), terwijl kernfusie mogelijk is met lichtere en ruimer beschikbare atoomkernen zoals waterstof.
Kernsplijting is een process waarin een grote atoomkern gesplitst wordt in twee of meer kleinere atoomkernen. Hier kan (veel) energie vrijkomen. Kernsplijting gebeurt niet spontaan maar moet op gang gebracht worden. Bij 235U (uranium-235) gebeurt dit door een neutron op de kern te laten botsen.
Bij kernfusie wordt met behulp van magnetisme een plasma in bedwang gehouden waarin twee waterstofkernen onder hoge druk en bij een zeer hoge temperatuur kunnen samensmelten tot helium, waarbij energie vrijkomt.
In de zon is kernfusie aan de orde van de dag. Per seconde wordt er ruim 600 miljoen ton aan waterstof omgezet in helium. Bij dit proces worden twee (en uiteindelijk meerdere) atoomkernen bij zeer hoge druk en temperatuur samengevoegd en vormen zo een nieuw element.
Kernfusie is het samenvoegen van de kernen van twee atomen om samen één nieuw atoom te vormen. Kernfusie levert bij lichte elementen, zoals waterstof, energie op. Bij zwaardere elementen, zoals ijzer, kost de reactie juist energie. Kernfusie vindt heel veel plaats in sterren, zij halen al hun energie uit kernfusie.
Het kan een herhaalrecept zijn als de voorschrijver (arts) dat op het recept heeft gezet, ook wel 'iter' genoemd. Op een voorschrift kan dus vier maal iter staan. Dat betekent vier maal dit recept herhalen.
ITER is een internationaal samenwerkingsproject met als doel de wetenschappelijke en technische haalbaarheid aan te tonen van kernfusie als energiebron op aarde. Iter staat voor "International Thermonuclear Experimental Reactor". In het Latijn betekent het woord 'iter': de reis, tocht.
Kernenergie is niet hernieuwbaar: Uranium is een brandstof die opraakt. Kernenergie is niet schoon: Bij de productie van kernenergie ontstaat levensgevaarlijk radioactief afval dat niet veilig kan worden opgeborgen.
De CO2 uitstoot van een kerncentrale is betrekkelijk laag.Ongeveer 66 GR CO2/KWH. De uitstoot van kernenergie is wel altijd nog minder dan wat vrijkomt bij fossiele energie. Uit een kerncentrale komt ook radioactief afval, dit ontstaat bij de winning van uranium.
Risico's van kernenergie wegen niet op tegen de bezwaren
Ook is er nog altijd geen goede oplossing voor het kernafval en zadelen we toekomstige generaties op met dit probleem. Daarnaast zou een kerncentrale, als er nu wordt begonnen met de bouw, in de meest optimistische scenario's pas energie leveren in 2035.
Het heeft aangetoond dat het ook mogelijke vormen van verschillende isotopen kan zijn, namelijk HD (protium-deuterium), HT (protium-tritium) en DT (deuterium-tritium). Deuterium is een niet-radioactieve, zeer stabiele isotoop. Het wordt ook wel zware waterstof genoemd.
In een kernreactor komt thermische energie vrij door de kernen van zware atomen, zoals uranium, te splijten. Dat gebeurt door ze te beschieten met neutronen. Bij elke splijting komen er 2 of 3 neutronen vrij. Die veroorzaken op hun beurt nieuwe splijtingen en zorgen zo voor een kettingreactie.