Politiek plasma

In het zuiden van Frankrijk bouwen 34 landen aan een zon op aarde. Een experimentele centrale moet aantonen dat kernfusie een rendabele energiebron is. De technologie mag complex zijn, het managen van het miljardenproject is zo mogelijk nog ingewikkelder.

Alsof een reus met een gigantische spade een rechthoekige plak uit de aarde heeft gestoken. Zo ziet het enorme gat eruit dat honderden bouwvakkers hebben gedolven bij Cadarache, het Franse atoomcentrum op een uur rijden van Marseille. Met bulldozers en springstof veegden ze in anderhalf jaar tijd 210 duizend kubieke meter zand en gesteente aan de kant. De rotswanden steken scherp af tegen de blauwe lucht.

Een jaar geleden was de klus geklaard. Nu gaapt er een kuil van 130 meter lang, 90 meter breed en 17 meter diep: de duurste put van Europa. Hierin verrijst een gebouw waarin 34 landen met vereende krachten de zon gaan nabootsen.

De zon brandt net als alle andere sterren zo fel, omdat in het hart ervan onder de immense druk van de zwaartekracht atoomkernen samensmelten. Daarbij komt een brij van deeltjes vrij en een heleboel energie in de vorm van warmte. In de kern van de zon heerst een temperatuur van 15 miljoen graden Celsius.

In de ITER-centrale brouwen onderzoekers over een jaar of vijftien een plasmawolk - een die wel tien keer zo veel warmte uitstraalt als het hart van de zon. In toekomstige centrales zal die warmte stoomturbines aanjagen die elektriciteit produceren. Aan kernbrandstof is geen gebrek, en hij is goedkoop. Maar daarvoor moet ITER eerst aantonen dat kernfusie een efficiënte energiebron kan zijn. Tot dusver vergt fusie meer stroom dan dat zij oplevert. 50 megawatt erin, 500 megawatt eruit, zo luidt de opdracht voor ITER.

Voorlopig is het aan de rand van de kuil nog frisjes, ondanks een laat herfstzonnetje. Ben Slee, projectleider voor de bouw van ITER, kan bezoekers na jaren voorbereiding eindelijk wat tastbaars laten zien. In de kuil is een plak beton gestort van anderhalve meter dik. Daaruit steken 439 betonnen zuilen, voorzien van grote schokdempers - twee stukken staal met daartussen een laag rubber. 'Daarbovenop komt de vloer van de centrale te liggen, van ook anderhalve meter dik', legt Slee uit.

Als ITER klaar is, rust er 360 duizend ton beton en staal op dit bed van primitieve veren. Bij de bouw is gekeken naar historische gegevens over seismische activiteit in het gebied, zegt Slee. 'En daarbovenop is een veiligheidsmarge gedaan.' Bij een aardbeving kan het complex van bijna 80 meter hoog een klapje uit de zij maken van maximaal 10 centimeter, zonder dat er ergens koffie uit een kopje gutst.

Zelfs de grond onder de dubbele bodem van de centrale is geborgd. 'We hebben tot op 6 meter diepte kleispleten in het kalkgesteente opgespoord, leeggehaald en met beton opgevuld', vertelt Slee.

Aan de zuilen in de kuil zijn de contouren van ITER al af te lezen. In het midden staan de pijlers in cirkels. De kring geeft de afmetingen weer van de tokamak, het hart van de centrale. Dat bestaat uit een reactorvat van 10 meter hoog, omringd door grote magneetspoelen die het kernfusieproces aan de gang houden en tegelijk de plasmawolk van de wanden van het vat houden. Want geen enkel materiaal op aarde is bestand tegen de hitte die vrijkomt bij de fusie van atoomkernen.

Op een paar honderd meter van het zuilenveld staat een grijze hangar ter grootte van ruim twee voetbalvelden. Hier produceert ITER tussen 2013 en 2018 de vijf grootste magneetspoelen die nodig zijn voor de centrale. Honderden kilometers draad van supergeleidend niobium-titaan wordt hier in grote cirkels gewonden.

'De spoelen hebben een diameter van 25 meter en zijn 40 ton zwaar', legt Slee uit. Omvang en gewicht zijn niet de grootste uitdagingen. Om het plasma in de juiste banen te leiden, moeten de spoelen nauwkeurige magneetvelden scheppen. 'De wikkels mogen per 3 meter maar 3 millimeter afwijken. Daarom moet de hal op een constante temperatuur worden gehouden, en vrij van stof.'

Poloïdale veldspoelen

De fabricage van kleinere spoelen gebeurt in het buitenland. Ook die wikkels hebben nog een flink formaat - zodanig dat de weg van de haven van Marseille naar Cadarache moest worden aangepast. De Fransen hebben bochten rechtgetrokken en rotondes geëffend. Voor een bergtunnel op de route is een makkelijker oplossing bedacht dan uitboren en verbreden: speciaal voor ITER is er een weg om de berg aangelegd.

Elders laten de bergen zich wat moeizamer verzetten. ITER's spoelenfabriek had komende maand al moeten draaien. Maar afgezien van de twee enorme hijskranen is er geen apparatuur te zien, geen kabel en geen activiteit. Een zoektocht van een jaar naar een bedrijf dat grote (horizontale) poloïdale veldspoelen kan leveren, is op niets uitgelopen. Van de drie aanbieders trok de veelbelovendste zich terug, de twee andere gingen onder een hoedje spelen om de prijs op te drijven.

Het is een van de vele problemen die het complexe project plagen. Acht jaar geleden werd het ontwerp van de fusiereactor drastisch herzien. Rond de 5 miljard euro had de bouw volgens de oorspronkelijke plannen moeten kosten. Alleen als er wonderen gebeuren, is de centrale in 2020 bedrijfsklaar voor de nu begrote 15 miljard euro. Niemand die daarvoor zijn hand in het vuur steekt tijdens het halfjaarlijks 'managementberaad', dat tijdens een bezoek aan Cadarache juist aan de gang is.

Het is altijd moeilijk om de kosten van zulke projecten binnen de perken te houden, constateert Akko Maas, een Nederlandse projectleider verantwoordelijk voor de planning. Zo heeft ITER geen eigen pot met geld waaruit het opdrachten kan verstrekken. Maas: 'De lidstaten leveren 80 tot 90 procent van hun bijdrage in natura.' Of een component wellicht goedkoper is te produceren, is dan moeilijk vast te stellen. 'Dat maakt het moeilijk om goed zicht te houden op de kosten.'

Een samenwerkingsverband van 34 landen - de Europese Unie, Zwitserland, de VS, Japan, Rusland, Zuid-Korea, India en China - brengt cultuurverschillen en politiek gesoebat met zich mee. Zo zijn de Duitsers ongelukkig met het geringe aantal tegenorders dat ze hebben gekregen voor het geld dat de EU in ITER steekt.

Verborgen agenda's zijn het project niet vreemd. 'Iedereen wil de magneetspoelen bouwen, omdat je daarmee kennis vergaart die je kunt gebruiken als je je eigen fusiereactor gaat bouwen', legt Maas uit. Dat betekent dat er in zes landen in een spoelenfabriek is geïnvesteerd, wat uit kostenoverwegingen niet effectief is te noemen. Problematischer is dat geen van de landen graag in de keuken laat kijken.

Sommige weigeren inspecties toe te staan in hun fabrieken, om kennis niet uit handen te geven. Maas: 'Dat maakt het moeilijk om vast te stellen of een order wel volgens de specificaties wordt uitgevoerd.'

Inspecties zijn nodig omdat ITER anders geen vergunning krijgt om het fusieproces op te starten. Vanwege de kernramp van vorig jaar in Japan is ITER de eerste fusiereactor ter wereld die aan de eisen van een (Franse) nucleaire vergunning moet voldoen. Omdat bij kernfusie niet de nucleaire erfenis komt kijken die bij kernsplitsing hoort, waren de voorwaarden lichter. Na de aardbeving en tsunami die Fukushima troffen, werden ze verzwaard.

Zo moest ITER nagaan of de reactor door een tsunami zou kunnen worden getroffen. Cadarache ligt 52 kilometer van zee - dat lijkt een veilige afstand. Maar niet ver van de bouwplaats stroomt een rivier waarin een stuwdam is aangelegd. Zou die door een aardbeving bezwijken, dan zou ITER natte voeten krijgen. Door het reactorgebouw een meter hoger te bouwen, is dat risico vermeden.Ook bleken bij een virtuele stresstest de fundamenten niet stevig genoeg. Ze werden sterker gemaakt, met zes maanden vertraging tot gevolg.

Stoken

Rem Haange, de plaatsvervangend directeur van ITER, heeft er een hard hoofd in dat het project zijn eerste deadline gaat halen, die van november 2020. Dat is het moment waarop de fusiereactor zijn eerste plasma moet produceren. 'Dat kan gemakkelijk een jaar later worden', zegt Haange tijdens een pauze in het beraad in Cadarache. 'Dat is niet zo ingewikkeld om je voor te stellen: een maandje vertraging en je zit zo in 2021.'

Haange houdt het oog liever op de wetenschappelijke hoofdprijs. Die komt in beeld in 2027, als de centrale gaat 'stoken' met deuterium en tritium - het brandstofmengsel dat een veel grotere opbrengst heeft. 'Alle vertraging voordien is niet zo belangrijk.' In de wandelgangen wordt het eerste 'vuur' in 2020 dan ook aangeduid als het 'politiek plasma', waarmee de politiek en de publieke opinie te vriend worden gehouden.

Niettemin wil Haange op schema blijven voor 2020, 'ook al is dat moeilijk'. 'Ik zie nu al dat we meer tijd nodig zullen hebben voor de bouw van de centrale.' Het is niet de enige vertraging die de ITER-directeur nu al op papier ziet aankomen. 'Voor die problemen moeten we oplossingen bedenken. Maar die kosten geld en alle deelnemers zitten krap bij kas.'

Buiten in de herfstzon relativeert communicatieadviseur Sabina Griffith de problemen die ITER boven het hoofd hangen. 'Weet je wat de grootste dreiging is? Niet een nucleair ongeluk. Niet een overstroming. Maar bosbranden.' Ze wijst naar alarminstallaties die over het hele complex zijn opgesteld. 'Die gaan loeien als er elders brand uitbreekt. Want dan moet je hier snel wegwezen.'

RAKET KRIJGT KERNFUSIEMOTOR?

Ook buiten de dampkring kan kernfusie van pas komen. Onderzoekers van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA denken dat een kernfusiemotor een reis naar Mars kan verkorten van zes maanden naar zes weken. Een kernfusiemotor kan in theorie veel meer stuwkracht leveren dan de huidige chemische raketten. Bovendien hoeft er minder brandstof mee op de reis. Ook de Russen werken aan een raket met kernfusiemotor. Geplande lanceringsdatum: op zijn vroegst in 2025.

undefined

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden