FOM en TNO leveren prototype spectrometer

Op 8 juli verlengden Nederland, België en Duitsland de TEC-overeenkomst waarbinnen ze samenwerken aan de ontwikkeling van fusie-energie. ITER-NL partners TNO en FOM leverden onlangs een prototype diagnostieksysteem aan Foschungszentrum Jülich, één van de partners in deze Trilateriale Euregio Cluster (TEC). De Upper Port Viewer (UPV) van ITER-NL spoort structuren in het fusie-plasma op met optische waarnemingen en wordt doorontwikkeld voor toepassing in de internationale fusiereactor ITER.

Spectrometrische diagnostiek
De diagnostiek die nu wordt geïnstalleerd op de Duitse fusie-reactor TEXTOR werkt volgens het principe van Charge Exchange Recombination Spectroscopy (CXRS). Het is een essentiële techniek om de plasma-activiteit binnen ITER's 840 kubieke meter grote reactorvat te meten. CXRS is gebaseerd op een door TNO ontwikkelde spectrometer die helium opspoort in het plasma in de reactor. Helium is het reactieproduct van kernfusie en grondige analyse van het element helpt de temperatuur en dichtheid van het 150 miljoen graden hete plasma in kaart te brengen. De CXRS-spectrometer zal beter inzicht leveren in het gedrag van fusieplasma, wat belangrijk is voor toekomstige optimalisatie van fusie-energie.

In de spectrometer wordt licht dat door het plasma is verstrooid, opgesplitst in drie kanalen en met hoge spectrale resolutie geanalyseerd. De UPV kan ook rotaties van het plasma opsporen, een verschijnsel dat bekend staat als manier om turbulentie te stabiliseren. De toekomstige spectrometers voor ITER krijgen daarom een sleutelrol in het sturen en optimaliseren van energieproductie uit fusie. Het prototype van ITER-NL wordt eerst getest bij de Duitse reactor TEXTOR en wordt daarna ingebouwd in de JET-reactor in Engeland, de huidige recordhouder voor opgewekte fusie-energie en de voorloper van ITER.

Toekomstplannen
De CXRS-diagnostiek is onderdeel van het Nederlandse ITER-NL programma. Dat ondersteunt de deelname van Nederlandse bedrijven en onderzoekers aan het internationale ITER-project. Als ITER operationeel wordt, zijn niet één, maar tien tot vijftien CXRS-systemen voorzien. Die houden continu de plasma-activiteit in het 23.000 ton wegende reactorvat in het oog. TNO en FOM hopen niet alleen het basisontwerp voor de spectrometer te leveren, maar ook deel te nemen aan ontwerp, productie, assemblage en uitlijnen van het complete optische systeem voor ITER.

Het prototype van de CXRS-spectrometer die is geleverd aan het Foschungszentrum Jülich voor experimenten in de TEXTOR-tokamak.

Van links naar rechts: Bart Snijders, Murat Durkut en Peter Verhoeff.
foto: Fred Kamphues / TNO

Partners in het CXRS-project
TNO en FOM leiden samen het werkpakket Upper Port Viewer binnen ITER-NL. TNO levert het optische ontwerp, assemblage en uitlijning van het systeem. FOM is verantwoordelijk voor de achterliggende fundamentele fysica en voor de rest van het testsysteem bij de Duitse partner Forschungszentrum Jülich, beheerder van de TEXTOR-reactor. De CXRS-spectrometer voor de UPV is onderdeel van ITER-NL, het Nederlandse consortium van TNO, FOM en NRG dat met de Nederlandse industrie samenwerkt aan optimale Nederlandse deelname aan het multinationale ITER-project. Veel Nederlandse bedrijven, zoals Nedinsco, Airborne, S[&]T en Dutch Space hebben grote bijdragen aan de spectrometer geleverd.

ITER
Het internationale fusie-experiment ITER wordt de grootste fusiereactor ter wereld en zal 500 MW vermogen opwekken. Het huidige record fusie-energie is in handen van de JET-faciliteit in Engeland, maar ITER zal meer dan 30 keer zoveel vermogen opwekken. Daarmee breekt de reactor voor het eerst in de geschiedenis het punt van break-even, waarbij meer vermogen wordt opgewekt uit fusie dan de reactor zelf verbruikt.