Eeuwige bron van schone energie?

Net als 13 jaar geleden zeggen wetenschappers geslaagd te zijn in een succesvolle kernfusie. Net als toen bestaat twijfel over de resultaten

De Amerikaanse fysici van het Oak Ridge Lab in Tennessee die kernfusie hebben waargenomen in een bekerglas aceton bestraalden de vloeistof met een puls neutronen (ongeladen kerndeeltjes) en met ultrageluid. Op die manier maakten ze in korte tijd grote dampbelletjes in de vloeistof die een fractie van een seconde later onder hoge druk in elkaar klappen.

Normale aceton is een molecuul met zuurstof, drie koolstofatomen en zes waterstofatomen. Waterstofatomen bestaan uit een proton (een positief geladen kerndeeltje). Voor het experiment zijn de waterstofatomen in het aceton vervangen door deuteriumkernen die behalve een proton ook een neutron (een ongeladen kerndeeltje) bevatten. Deuteriumkernen kunnen met elkaar een fusiereactie aangaan waarbij tritium en een neutron ontstaan. Het tritium hebben de onderzoekers in hun vloeistof waargenomen, terwijl de wegvliegende neutronen met een detector zijn gemeten.

Fusiereacties zijn tot nu toe alleen mogelijk binnen grote fysische versnellers zoals die van het CERN in Genève. Fusiereactoren waarin wordt geprobeerd om energie op te wekken bestaan alleen experimenteel en maken gebruik van zeer sterke magneetvelden waarin een geïoniseerd gas wordt opgewekt, of van de schokgolven van zeer krachtige laserpulsen. Om twee atoomkernen tot een fusiereactie te brengen moeten de kernen op elkaar botsen. Voordat ze elkaar kunnen raken moet echter eerst de hoge elektrische afstotingskracht (de Coulombkracht) tussen beide kernen worden overwonnen.

Kernfusie in een bekerglas, een eeuwige bron van schone energie, leek een utopie die 13 jaar geleden opeens waarheid werd. Toen maakten de natuurkundehoogleraren Fleischman en Pons op een persconferentie wereldkundig dat ze in een bekerglas met zwaar water (D2O), waar via speciaal geconstrueerde palladium- en platinaelektroden stroom doorheen liep, kernfusie hadden opgewekt. Dat werk kon niemand echter nadoen.

In de meetopstelling waar fysicus Rusie Taleyarkhan nu kernfusie heeft gemeten, zijn al eerder lichtflitsen waargenomen in imploderende dampbelletjes die met ultrageluidsgolven werden opgewekt. Voor het opwekken van licht met behulp van ultrageluid (sonoluminescentie) is echter veel minder energie nodig. Taleyatkhan en zijn collega's van het Oak Ridge National Laboratory hebben de opstelling aangepast waardoor ze de temperatuur veel hoger kunnen laten oplopen dan tot nu toe mogelijk werd geacht. Dat kwam vooral omdat ze erin slaagden de belletjes in hun kolf gevuld met aceton veel groter te laten worden, waardoor de daaropvolgende implosie ook des te heftiger was. De hoge temperatuur (tot 10 miljoen graden) zou de kernfusiereactie in gang zetten.

Volgens sonoluminescentiedeskundige prof.dr. Detlef Lohse van de Universiteit Twente is echter vooral de neutronenpuls die Taleyatkhan gebruikt verantwoordelijk voor de vorming van fusieproducten en niet de implosie van belletjes. Bovendien, zegt Lohse, gaat er in de belletjes veel energie verloren aan chemische reacties, iets waar de onderzoekers volledig aan voorbij gaan. Volgens Lohse, die kritiek heeft op het theoretisch model achter het experiment, zijn de temperaturen van meer dan een miljoen graden Celsius dan ook uit de lucht gegrepen.

Er zijn veel meer fysici die aan de nieuwe kernfusieresultaten twijfelen. Het tijdschrift Science dat zijn nek uitsteekt door het onderzoek van Taleyatkhan te publiceren verspreidt onder journalisten het kritische commentaar van twee collega's van hetzelfde lab. De fysici Shapira en Saltmarsh schrijven: ,,Er is geen bewijs van echte coïncidenties [in de neutronenproductie, red.] in dit experiment. [...] De neutronenproductie was ten minste duizend keer kleiner dan vereist. [...] is echter fascinerend en is verder onderzoek waard.''