Investering van meerdere miljoenen pond om de ontwikkeling van fusiebrandstof te versnellen
OXFORD, vrijdag 17 januari 2025 – Het „Lithium Breeding Tritium Innovation“ (LIBRTI)-programma van de Britse Autoriteit voor Atoomenergie (UKAEA), met een budget van 200 miljoen pond, heeft een reeks belangrijke maatregelen aangekondigd om de ontwikkeling van fusie-energie te bevorderen.
Deze aankondiging sluit aan bij de recente steun van het Britse Ministerie van Energie en Net Zero voor het nationale fusieprogramma en de begrotingsplannen voor 2025/2026.
Als onderdeel van het bredere Fusion Futures-initiatief richt LIBRTI zich op baanbrekende ontwikkelingen op het gebied van fusiebrandstof en het stimuleren van de algemene capaciteit van de sector door middel van internationale samenwerking.
Het programma, dat vier jaar duurt, heeft tot doel gecontroleerde tritiumproductie aan te tonen, een cruciale stap voor toekomstige fusiecentrales.
In het kader van dit initiatief is de UKAEA van plan een neutronenbron aan te schaffen, die de ruggengraat zal vormen van een baanbrekende testfaciliteit die op de Culham Campus in Oxfordshire zal worden gebouwd.
UKAEA zal bovendien 9 miljoen pond aan financiering verstrekken voor 12 kleinschalige experimenten op het gebied van tritiumproductie en digitale simulatie.
Toekomstige fusiecentrales zullen voor de opwekking van energie gebruikmaken van twee waterstofisotopen: deuterium en tritium. Deuterium kan gemakkelijk uit zeewater worden gewonnen. Tritium is echter schaars, waardoor er methoden moeten worden ontwikkeld om het op duurzame wijze te produceren.
Om deze uitdaging het hoofd te bieden, moet tritium worden geproduceerd (of ‘gekweekt’) in een lithiumhoudende mantel die de fusiereactie omgeeft. Deze ‘kweekmantel’ zal verschillende taken vervullen:
- Tritiumproductie: door reactie met hoogenergetische neutronen die tijdens de kernfusie ontstaan, wordt tritium gevormd
- Warmteopname: het opvangen van de enorme hoeveelheid warmte die bij fusiereacties vrijkomt, met het oog op energieomzetting
- Fungeert als een schild: beschermt de onderdelen van de machine tegen schade door straling.
Door te zorgen voor een continue toevoer van tritium voor de werking van de fusie-installatie, maakt de kweekmantel een zelfvoorzienende brandstofcyclus mogelijk.
De neutronenbron
SHINE Technologies uit de VS zal naar verwachting in 2027 een deuterium-tritium-fusiesysteem van 14 mega-elektronvolt (MeV) leveren voor de LIBRTI-neutronenbron.
John Norton, directeur van LIBRTI bij UKAEA, legt uit: „De gekozen neutronenbron moet neutronen leveren met dezelfde energie als die welke door een fusie-installatie worden uitgezonden, zodat LIBRTI kan experimenteren met een breed scala aan materialen en technische configuraties om de kweekmodellen vorm te geven en verder te ontwikkelen die nodig zijn voor de ontwerpen van de volgende generatie blankets.”
Greg Piefer, CEO van SHINE Technologies, zei: “Onze samenwerking met het LIBRTI-programma van UKAEA is een belangrijke mijlpaal voor fusie-energie. Op dit moment bereiken onze systemen al tot 50 biljoen fusiereacties per seconde, waardoor ze de krachtigste stabiele deuterium-tritium-neutronenbronnen ter wereld zijn. Deze neutronen uit het fusiespectrum zijn essentieel voor het valideren van tritiumkweekmaterialen die cruciaal zijn voor schaalbare fusie-energiesystemen. We kijken ernaar uit om samen met UKAEA fusioplossingen van de volgende generatie te ontwikkelen die de weg helpen effenen naar schone, overvloedige energie.”
De 12 kleinschalige experimenten
Naar verwachting zullen alle 12 experimentele en digitale projecten tot maart 2026 lopen.
Verwacht wordt dat de resultaten onder meer zullen bestaan uit nieuwe modellen voor het transport van tritium, de ontwikkeling van nieuwe kweekmaterialen en diagnostische methoden, en digitale platforms voor de testopstelling.
- Ontwikkeling van een digitale tweeling voor vloeibaar lithium:Amentum Clean Energy Limited
- Onderzoek naar de geschiktheid van 6LiD als vast kweekmateriaal:Astral Neutronics Ltd
- TRIMAX (geïntegreerd analyse-experiment voor tritiumreactoren, multifysische code):Bangor University – Nuclear Futures Institute
- Correlatie tussen schaalmodellen en modellen op ware grootte met behulp van multifysica:IDOM UK Limited
- TRI-PRISM (real-time in-line sensor voor het monitoren van tritiumpermeatie):Kyoto Fusioneering
- TriBreed (met gebruikmaking van de High Flux-neutronenbronfaciliteit van de Universiteit van Birmingham):Universiteit van Lancaster
- Digitale tweeling voor de inventarisatie van tritium, onafhankelijk van de producent: Materials, Universiteit van Manchester
- Ontwikkeling van openTBB (Tritium Breeding Blanket) – multifysische transportsimulatie:Amerikaanse universiteit
- VICE (Kwantificering van onzekerheden bij de tritiumproductie in keramiek, bij de fabricage en bij het testen):Oxford Sigma
- Experimenteel programma met onder meer controle van lithiumverontreinigingen, diagnostiek en bestralingstests:Tokamak Energy
- Ontwikkeling van een kleine, solide lithium-keramische kweekreactor met ingebouwde tritiumdetectie voor gekalibreerde neutronenbronnen:Universiteit van Birmingham
- Tritiumproductie in FLiBe:Universiteit van Edinburgh
Het digitale platform
Er is een uitgebreide digitale strategie voor het programma ontwikkeld. Het daaruit voortvloeiende digitale platform omvat een Building Information Management (BIM)-systeem dat zal samenwerken met een multifysisch simulatiemodel.
Dit digitale platform stelt het programma in staat om prestaties te repliceren en te zorgen voor nauwkeurige modellering en optimalisatie voor toekomstige ontwerpen van tritium-kweekmantelsystemen.
Amanda Quadling, uitvoerend directeur voor fundamenteel fusieonderzoek en materiaalkunde bij UKAEA en Senior Responsible Owner voor LIBRTI, concludeerde:“Ons doel is om de overstap te maken van een wetenschappelijk experiment naar het bieden van het vertrouwen dat de toeleveringsketen nodig heeft om toekomstige fusiecentrales te ondersteunen. De experimentele resultaten op technische schaal, in combinatie met een robuust digitaal platform, bieden krachtige mogelijkheden om toekomstige kweekreactorsystemen voor industrieel gebruik te ontwerpen en te onderbouwen.”
Ga voor meer informatie over LIBRTI bij UKAEA naar: https://ccfe.ukaea.uk/programmes/fusion-futures/librti/