In een Amerikaans laboratorium werd afgelopen juli voor de tweede keer kernfusie tot stand gebracht met een netto positieve energieopbrengst. Het experiment leverde meer energie op dan het kostte. Is de heilige graal van ongelimiteerde schone energie zo een stap dichterbij gekomen?

Het ooit gesloten front van klimaatonheilsprofeten lijkt scheuren te vertonen. Neem de nieuwe directeur van het Intergovernmental Panel on Climat Change van de Verenigde Naties, dat ons periodiek verblijdt met nieuwe rampenscenario’s, onderschreven ‘door alle wetenschappers’. U weet wel, die vuistdikke rapporten waarmee Greta Thunberg als puber in bed lag.

Deze Jim Skea is niet alleen hoogleraar in de klimatologie, maar ook in technologische vernieuwing. Niet voor niets: de man is niet van de apocalyptische school en heeft meer vertrouwen in het menselijk vernuft dan de gemiddelde klimaathystericus. Skea zei een einde te willen zien aan paniekzaaierij en vond dat er met anderhalve graad opwarming in de komende jaren nog niets is verloren. We hoeven dus niet te vrezen dat de mensheid spontaan vlam zal vatten ‘als we in de komende maanden niets doen’. Woorden van Skea’s hoogste baas Antonio Guterres, de secretaris-generaal van de VN.

De mens is volgens Skea juist in staat met nieuwe technieken het grootste onheil af te wenden.

Ik denk te weten op welke techniek Jim Skea in het bijzonder doelt: kernfusie, de energiebron van sterren en de waterstofbom. Daar worden al tientallen jaren miljarden ingepompt door overheden en particuliere investeerders in bijna alle geïndustrialiseerde landen. Men is er blijkbaar van overtuigd dat wij ooit deze schone en onuitputtelijke energiebron kunnen gebruiken om de kachel flink op te stoken en naar believen te douchen en auto te rijden.

Tegen het zere been van klimaatactivisten, onze nieuwe puriteinen. Soms lijkt het hen niet te doen om schonere lucht of lagere temperatuur, maar om de plebejer zijn pleziertjes te ontnemen. Waarom zouden ze anders steevast de klassieke kernenergie afwijzen: op dit moment dé schone en relatief goedkope oplossing voor milieuproblemen. Ook dat verandert: de Finse Groenen zeiden als eerste van hun Europese collega’s ja tegen kernenergie.

Atomen

Kernfusie is het onder extreem hoge temperatuur samenpersen van twee lichte atomen – meestal de waterstofisotopen deuterium en tritium – tot één zwaarder atoom, in dit geval helium. Daarbij gaat een neutron verloren, dat wordt omgezet in relatief buitengewoon veel energie, volgens E=mc2. Zonder enige CO2-uitstoot of kernafval.

Dit proces maakte het meest vernietigende en toch milieuvriendelijke wapen op aarde mogelijk – de waterstofbom. Zo’n bom ontploft en klaar. Maar kernfusie is niet eenvoudig te beheersen en gaande te houden, zoals kernsplijting in een kerncentrale. Er zijn nog zoveel technische beren op de weg dat er weinig zinnigs te zeggen valt over wanneer de eerste kernfusiecentrale een feit zal zijn. De meest optimistische schattingen zitten tussen 30 en 50 jaar.

Wat niet wegneemt dat kernfusiecentrales wel degelijk bestaan, maar niet op aarde. De energie van de zon en andere sterren komt van kernfusie. Bij de omzetting van waterstof in helium verliest de zon ruim 4.000 ton per seconde aan massa. Met bovengenoemde formule van Einstein rekent u op een bierviltje uit hoeveel energie dat oplevert. Hint: verschrikkelijk veel.

Plasma

Zo simpel als het principe van kernfusie is, zo gecompliceerd is de ontsteking; het in gang zetten van dit proces. Waterstofatomen smelten nu eenmaal niet zomaar samen: ze moeten eerst van hun elektronen ontdaan worden, anders stoten ze elkaar te hard af. Er is plasma nodig, een soep van losse atoomkernen en elektronen, de ‘vierde toestand’ van materie. Vervolgens moeten de positieve kernen in het plasma voldoende kinetisch energie krijgen om te fuseren.

Binnenin de zon helpt de gigantische zwaartekracht dit proces een handje. Bij ontstentenis daarvan is op aarde zo’n tienmaal de temperatuur van de zonnekern nodig: minimaal 100 miljoen graden. Dat geeft meteen al een praktisch probleem: waar laat je het plasma? Geen materiaal op aarde verdraagt zulke temperaturen. Die oplossing is er al: je laat het plasma in een magneetveld zweven. Maar hoe ga je de waterstofkernen in elkaar drukken? Daar zijn verschillende methodes voor, die allemaal bijzonder veel energie vereisen. Die moet eerst worden terugverdiend, voordat er netto energie wordt geproduceerd. Alleen dan kan van een geslaagde kernfusie worden gesproken.

Op 30 juli jongstleden is dit in het Lawrence Livermore Nationale Laboratorium in Californië voor de tweede keer gelukt. De eerste kernfusie met netto-opbrengst werd daar vorig jaar ontstoken maar in de wetenschap geldt: één ei is geen ei. De fysici van het Californische lab hebben vervolgens een minuscule hoeveelheid waterstofisotopen met tweehonderd sterke laserstralen verhit en samengeperst tot helium. Dat leverde uiteindelijk anderhalf keer meer energie op dan het kostte.

Voortouw

Ondanks alle juichende publiciteit stemt de gigantische technische infrastructuur om een nauwelijks meetbare energieflits te produceren, toch niet optimistisch over de toekomst van kernfusie als energievoorziening. Amerika lijkt nu het voortouw te hebben genomen, terwijl ’s werelds meest ambitieuze kernfusieproject, ITER in Zuid-Frankrijk, alleen maar met tegenslagen kampt. Het is zeer de vraag of en wanneer deze samenwerking van 53 landen ooit iets op gaat leveren, en hoeveel miljarden er dan al zullen zijn verdampt.

Intussen bekijken milieufanatici kernfusie met lede ogen: stel je voor dat in afwachting van deze schone energievoorziening de teugels van het geldverslindende milieubeleid worden gevierd. Het fenomeen is zelfs met de haren de cultuuroorlog ingesleept: een overmatig vertrouwen in kernfusie als energiebron wordt nu weggezet als ‘populistisch’ of ‘extreemrechts’.

De media blijven alle zeilen bijzetten om paniek over het klimaat op te kloppen: weerkaarten worden tegenwoordig in bloedrode tinten gebracht zodra het kwik ergens de 40 passeert – wat het al sinds mensenheugenis van tijd tot tijd doet. In één moeite door wordt om het even welke orkaan of overstroming aan temperatuurstijging toegeschreven. Terwijl uit statistieken blijkt dat zowel de hoeveelheid natuurrampen als het aantal slachtoffers daarbij de afgelopen twintig jaar alleen maar is gedaald. Weet de kijker veel…

Jim Skea

Kernfusie: eeuwige belofte of ooit werkelijkheid?