Martin Fleischmann houdt vol: "Koude kernfusie is nog lang niet dood'; "Lukt ons het niet om de reactietijd te verlengen tot een dag, dan is koude fusie hooguit een wetenschappelijk interessant fenomeen'

Het jaarlijkse congres van het Britse genootschap tot bevordering van de wetenschap, het wetenschapscircus dat elk jaar in een andere Britse universiteitsstad neerstrijkt, geeft zelden aanleiding tot controverse. In een ontspannen, bijna vakantie-achtige sfeer wordt een breed publiek genformeerd over de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van technologie, onderwijs, archeologie en medische en sociale wetenschappen. De negende Annual Meeting in 1848 moet zelfs zo saai geweest zijn dat Charles Darwin het congres reeds na twee dagen hoofdschuddend verliet.

Vorige week viel er op de campus van de Universiteit van Southampton heel wat meer te beleven: denkende computers, wéér een nieuw geneesmiddel tegen AIDS, chaos in de economie en de Natte Aap-theorie (de mens als waterdier): aan omstreden onderwerpen was ditmaal geen gebrek. De organisatie was zelfs zichtbaar verlegen met de climax van het congres: de lezing van Martin Fleischmann, de elektrochemicus die in 1989 samen met Stanley Pons onthulde dat zij koude kernfusie - kernfusie bij kamertemperatuur - hadden teweeggebracht.

Bij elektrolyse van zwaar water hadden beide wetenschappers in de elektrode van palladium (een zeldzaam edelmetaal) produktie van neutronen en radioactief tritium onder vrijkoming van hitte waargenomen. Er kwam 4,5 maal meer warmte vrij dan er aan elektriciteit was ingebracht en dat verschijnsel konden zij alleen maar aan kernfusie toeschrijven. De claims waren verstrekkend. Naast een ongelimiteerde bron van energie leek koude kernfusie een eenvoudige manier om tritium te produceren, een belangrijk ingrediënt voor waterstofbommen. Voor het Midden Oosten kon koude kernfusie op termijn wel eens het einde van de oliehandel betekenen. De prijs van palladium steeg na de eerste onthullingen tot ongekende hoogte.

Controlefouten

De euforie duurde niet lang. Want toen honderden onderzoeksgroepen over de hele wereld probeerden de experimenten te herhalen, bleven overtuigende resultaten achterwege. Gaandeweg groeide het vermoeden dat Fleischmann en Pons belangrijke controlefouten hadden gemaakt. Het Atomic Energy Research Establishment in Harwell (Oxford) staakte haar inspanningen na 127 experimenten, waarbij soms dertig fusiecellen tegelijk in gebruik waren (geschatte kosten: 1 miljoen gulden). "Storm in een glas zwaar water' en "Koude kermis' waren termen die in 1989 bijna dagelijks gebezigd werden.

Maar Fleischmann en Pons hebben de moed nog lang niet opgegeven. Afgelopen donderdag meldde Fleischmann dat tijdens recente experimenten in verschillende laboratoria een aanzienlijke reactiewarmte zou zijn gemeten. Daarnaast zijn lage concentraties neutronen waargenomen met een energie van 2,45 MeV. Het vermogen bedraagt nu al meer dan 1 kW per cm³. In 1989 bedroeg de gemiddelde netto-energieopbrengst nog 26 watt per cm³. Fleischmann: "Er wordt tienduizend keer zoveel warmte gevormd als met welk chemisch proces dan ook.'

Kritisch boek

Daarmee is het bewijs dat koude kernfusie ook werkelijk bestaat nog niet altijd geleverd, zegt de fysicus Frank Close van het Britse Rutherford Appleton Laboratorium. Close, die een uiterst kritisch boek schreef over de claims van Fleischmann en Pons ("Too Hot To Handle', herziene versie Penguin '92), was ook in Southampton, maar Fleischmann weigerde met hem in discussie te gaan.

Tijdens de persconferentie kwam het alsnog tot een confrontatie tussen beide kemphanen. Fleischmann heeft Close meerdere malen van karaktermoord beschuldigd en in de Sunday Times verklaard dat zijn boek onderdeel zou zijn van "een internationaal complot om de toewijzing van patenten te dwarsbomen'.

Close houdt echter vast aan zijn stelling dat de claims van Fleischmann en Pons nergens op gebaseerd zijn. "Als er echt sprake zou zijn van kernfusie, dan zou je dat uit elke watt energie die wordt geproduceerd moeten kunnen afleiden. Er zouden dan enorme hoeveelheden neutronen en tritium in de cel gevonden moeten worden en tot dusverre is dat niet gebeurd.

Kernfusie is het proces waarbij twee lichte atoomkernen met elkaar fuseren onder vrijkoming van energie in de vorm van warmte, deeltjes en straling. In tegenstelling tot tokamaks en laserverhitting, waarbij de te fuseren kernen door hoge temperaturen tegen elkaar botsen (vandaar de term "warme kernfusie'), probeert men bij koude fusie de kernen op chemische wijze een omgeving te creëren die tot fusie leidt.

Bij koude kernfusie heeft men geen extreem hoge temperaturen nodig. Deuteriumoxyde (D2O) wordt in een bekerglas gedaan samen met een palladium-elektrode en een tegenelektrode van gewikkeld platinadraad. Door een stroom door de vloeistof te sturen migreert het deuterium in het palladiumrooster, waarbij de dichtheid oploopt. Hierdoor zouden de vrije elektronen van het metaal de onderlinge afstoting van de deuteriumkernen verminderen en zou de fusiekans worden vergroot. Volgens Fleischmann richt het onderzoek zich nu vooral op de elektrolyt-oplossingen.

Vermogensdichtheid

Fleischmann is de eerste om toe te geven dat de praktische haalbaarheid van koude fusie nog niet is aangetoond. Koude fusie wordt pas interessant als er meer energie wordt geleverd dan er wordt ingestopt. Op kleine schaal is dat zeker het geval, zo beweert de elektrochemicus. Op een klein palladiumoppervlak zouden tijdens een fusiereactie van 11 minuten waarden tot 3 kW per cm³ zijn gemeten. Dat is ongeveer de vermogensdichtheid van een kleine straalkachel.

"Vergroot de elektrode-omvang tot een vierkante kubieke meter en je zit al aan 3 gigawatt,' jubelde Fleischmann. Maar er zal toch op zijn minst een klein wonder moeten gebeuren willen dergelijke beloften worden ingelost. Oppervlaktechemie is erg moeilijk in toom te houden. "Lukt ons het niet om de reactietijd te verlengen tot een dag, dan is koude fusie hooguit een wetenschappelijk interessant fenomeen,' aldus Fleischmann. Toch houdt hij er serieus rekening mee dat er in de toekomst 10 kilowatt-systemen voor energie-opwekking zouden kunnen worden ontwikkeld.

Waarschijnlijk is dat ook het streven van de Japanse industriële denktank Technova, waarvoor Fleischmann en Pons sinds enige tijd werkzaam zijn. Over dit collectief wilde Fleischmann vorige week absoluut niets kwijt, behalve dat "de Japanners veel geld steken in energie-onderzoek en op dit gebied de leiding hebben.' Evenmin wil Fleischmann zeggen waar hun gloednieuwe Franse laboratorium is gevestigd. Volgens Frank Close moet het in de buurt van Nice liggen; Fleischmann houdt het op "een inspirerende omgeving'.

Deze geheimzinnigheid sluit helemaal aan bij de ingehouden presentatie van hun werk. In Southampton lichtte hij voornamelijk het werk van anderen toe.

Haast geboden

In de beslissende aanloop tot hun geruchtmakende persconferentie op 23 maart 1989 moeten Fleischmann en Pons nog haastig naar bewijzen voor hun stellingen hebben gezocht, zo schrijft Frank Close in "Too Hot Too Handle'. Er was haast geboden, omdat een collega uit Utah die (mogelijke) kernfusies in het binnenste van de aarde bestudeerde en zeer goed op de hoogte was van het werk van beide elektrochemici een lezing zou gaan houden over "koude kernfusie' en daarbij ook zijn eigen experimenten zou toelichten. Fleischmann en Pons waren bang dat de octrooibaarheid van hun experimenten hierdoor gevaar zou lopen.

Was deze dreiging er niet geweest, dan zouden Fleischmann en Pons hun onderzoek nog zeker drie jaar geheim hebben gehouden en zou de wereld mogelijk pas dit jaar voor het eerst over koude fusie hebben gehoord. In plaats daarvan keerde de hele wetenschappellijke gemeenschap zich tegen hen.

Nadat het Britse Atomic Energy Research Establishment zomer 1989 had gemeld dat talloze experimenten onder leiding van honderd analisten en laboranten niets hadden opgeleverd, leek koude fusie ten dode opgeschreven. Toen in maart 1990 in Salt Lake City het eerste Jaarlijkse Koude Fusie Congres werd gehouden, waren er nog maar een handjevol gelovigen overgebleven. Het met 4,5 miljoen dollar door de staat Utah gefinancierde Nationale Koude Fusie Instituut in Salt Lake City wankelde en werd gered door een plengoffer van de Universiteit van Utah, waar Pons nog steeds driftig experimenteerde.

Niet lang daarna werd het doodvonnis uitgesproken. Een panel dat in opdracht van de Fusie-Energie Adviesraad van de staat Utah een onderzoek had verricht naar koude fusie, concludeerde dat het instituut de marginale positieve resultaten veel te serieus had genomen en de onderzoekers er al te zeer op uit waren geweest om hun geloof bevestigd te zien. Op dat moment was er wereldwijd al meer dan 40 miljoen dollar in koude fusie-onderzoek gestoken.

Stanley Pons verliet de Universiteit van Utah in 1991. "De sfeer was er zo verslechterd dat er niet meer te werken viel,' vertelde Fleischmann vorige week.

Lang niet dood

"Koude fusie is nog lang niet dood,' zegt Fleischmann. "Ik schat dat er wereldwijd honderd onderzoeksgroepen aan werken. Velen houden hun resultaten voor zich. Anderen hebben onze bevindingen bevestigd. Ik zie ook geen enkele reden om onze beweringen in te trekken. Mogelijk hebben we de neutronenproduktie overschat. Het gemiddelde is 15 tot 20 neutronen per watt. Als je daarop afgaat, is er geen sprake van nucleaire fusie, want dan zouden er miljoenen neutronen moeten worden gemeten. Aan de andere kant heeft het Naval Weapons Research Center in Californië helium-4 gemeten, 600 maal de normale achtergrondstraling. Zeker veertig onderzoeksgroepen hebben tritium gevonden.' Fleischmann zegt zich te baseren op hoopgevende onderzoeksresultaten die vorig jaar gepresenteerd zouden zijn tijdens het Tweede Koude Fusie Congres aan het Lago di Como in Italië.

Maar hoe komt het dan dat talloze onderzoekers er niet in geslaagd zijn om de experimenten te reproduceren? Fleischmann: "Men heeft de metallurgische aspecten danig onderschat. Veel experimenten zijn mislukt omdat men de verkeerde elektroden gebruikt heeft.'

Zijn elektrochemici als Fleischmann en Pons eigenlijk wel in staat om verschijnselen te beoordelen die tot het terrein van fysici behoren? "Pons en ik werken graag in verschillende onderzoeksgebieden. Wij hadden reeds ervaring met de technieken die we voor de experimenten gebruiken. Vergeet niet dat koude fusie een oppervlakte-experiment is. Dat is een gebied waar chemici zeer goed thuisvoelen. Ik kom altijd weer met het voorbeeld van keukenzout. Als je keukenzout wilt scheiden in natrium en chloor, moet je het verhitten tot liefst 50.000 graden Celsius. Bij elektrolyse heb je aan 4 volt genoeg. Met hoge energie-chemie is veel mogelijk.'