Onderzoekers naar de fusie van boor-11 met protonen (waterstofkernen) blijken al die tijd uitgegaan te zijn van een fout model. Het gevolg is dat deze vorm van kernfusie veel kansrijker is dan al die tijd gedacht.
Kernfusie is lastig
Kernfusie is veel lastiger dan kernsplijting, omdat je twee positief geladen deeltjes: de atoomkernen, met elkaar moet laten versmelten. De protonen moeten de atoomkern dan precies met de juiste energie raken. is de energie te laag, dan is de elektrische afstoting nog te hoog. Is de energie juist te hoog, dan kaatsen ze terug. Bij kernsplijting wordt gebruik gemaakt van neutronen, die niet worden afgestoten door de atoomkern. Je hebt dat probleem dan veel minder, alleen voldoende afremmen van neutronen (wat niet erg moeilijk is) is dan voldoende.
Boor-11 kernfusie
Het voordeel van aneutronische fusie (vormen van kernfusie waarbij vrijwel geen neutronen vrijkomen) is dat er veel minder radioactiviteit ontstaat (als neutronen een stabiele atoomkern raken, verandert deze vaak in een instabiele radioactieve kern, het principe van kernsplijting) en dat de deeltjes die vrijkomen elektrisch geladen zijn, dus dat je hun bewegingsenergie rechtstreeks kan aftappen.
Als boor-11 botst met een proton ontstaan drie alfadeeltjes (heliumkernen). Tot nu toe werd gedacht dat slechts één van deze drie heliumkernen een hoge snelheid kreeg. Reactoren werden dus zo gebouwd dat de elektrische energie die dit opleverde, werd afgetapt. De resultaten waren wat minder denderend, de reden dat er op dit moment maar weinig onderzoek wordt gedaan aan fusie met boor en veel onderzoekers deze vorm van fusie afschrijven als hopeloos.
Fout in model leidt tot verkeerd ontwerp reactor
Geen wonder. Nu blijkt uit onderzoek aan de Amerikaanse Duke Universiteit namelijk dat ze al die tijd uit zijn gegaan van een verkeerd model. Er komen bij de botsing van boor-11 en een proton niet één, zoals vanaf 1986 gedacht, maar twee snelle alfadeeltjes vrij. Als de configuratie van de reactor zo wordt veranderd dat rekening wordt gehouden met dit tweede deeltje, worden de resultaten van kernfusie met boor een stuk gunstiger. De onderzoekers hebben daardoor goede hoop dat via fusie met boor het break-even punt waarbij er meer nuttige energie uit de kernreactie wordt gehaald dan er in wordt gestopt, sneller bereikt wordt.
Opmerkelijk detail: dit was al in 1936 bekend in het Cavendish laboratorium van Rutherford. Latere generaties fysici hebben deze berekening foutief uitgevoerd, waardoor ze aan het verkeerde reactorontwerp kwamen.
Er zijn nog wel wat aanvullende “probleempjes” op te lossen. Zo moet een temperatuur van 1 miljard graden bereikt worden om boor en protonen met elkaar te laten fuseren.
Bronnen
Physorg
Physics Letters B
Ook een mooi voorbeeld dat niemand inhoudelijk nog kan bijhouden wat er allemaal aan wetenschappelijke publiaties bestaan, nog maar te zijgen over de consistentie ervan.
