Voor iemand die iedereen aan de zonnepanelen wil krijgen, twitterde Auke iets opmerkelijks. Hij legde hij uit hoe we de ontwikkeling van kernenergie kunnen versnellen door kerncentrales in de digitale wereld te bouwen en uitvoerig te testen. Voor veel wetenschappers, ingenieurs en andere kernenergie-experts is het bouwen van een centrale, volgens Auke een ‘once in a lifetime project’. En juist hierdoor blijft de techniek achter op zonnecellen die in kleine hoeveelheden en veel vaker worden gemaakt, waardoor de techniek sneller beter wordt. Het idee erachter: hoe vaker je iets doet, hoe meer je ervan leert.

Wat is dit nu? Kernenergie?

“Ja, ik ben helemaal geen fervente tegenstander hoor! Ik vind vooral dat het op dit moment te duur en te traag is. Die angst ervoor heb ik niet zo (ik denk dat klimaatverandering een veel groter gevaar is) maar ik begrijp het wel. De huidige centrales kunnen een melt-down krijgen en dan heb je een probleem, maar de kans erop is erg klein. Bij de splitsing van atomen komt radioactief afval vrij waar je bommen mee kunt maken. Ieder land met kernenergie die dat wil kan bommen maken. En afval tienduizenden jaren veilig opslaan is ook best een ding.”

Klinkt niet echt als een goed alternatief voor zonnepanelen toch?

“Die angst gaat vooral over huidige kernsplitsing, waarbij uranium wordt gesplitst in grote centrales. Ik denk dat thorium centrales en andere nieuwere technieken superieur zijn, maar die komen maar niet van de grond. En ik vind het superinteressant om aan kleinere kerncentrales te denken maar die komen maar niet van de tekentafel af.

Meld je aan voor IO op Telegram!

Elke dag om 20 uur exact één innovatief verhaal op je smartphone? Dat kan! Meld je aan voor onze Telegram-service en blijf op de hoogte van de laatste innovaties!

Meld je aan!

Wat mij persoonlijk veel meer aanspreekt is kernfusie. Dan worden de atoomkernen niet gesplitst, maar samengevoegd. Het zijn kleinere atomen en ze komen veel voor – in zeewater bijvoorbeeld. 1 gram kernfusie-materiaal levert net zoveel energie op als 4000 kg olie. Het mooie is dat een deel van de atomen die je nodig hebt bij de fusie bij de reactie vrijkomen. In theorie betekent dit een oneindige vorm van energie.”

“Bovendien is kernfusie een stuk veiliger dan kernsplitsing. Als een reactor uitvalt stopt ook de reactie. Ook komt er veel minder radioactief afval vrij en wat er vrijkomt, is maar 100 jaar radioactief in plaats van duizenden jaren.”

Zon op aarde nabootsen

Kernfusie is bijzonder complex, het is hetzelfde proces dat ook de zon tot een warme lichtbol maakt. Dit op aarde nabootsen – buiten een lab en op commerciële schaal – vraagt nogal wat. “Hiervoor moet je atomen onder extreme druk en nog hogere temperaturen brengen. Dat doen ze met plasma – een heel heet gas – dat weer op z’n plek gehouden wordt met een magnetisch veld”, legt Auke uit.

In Frankrijk bouwt men al sinds 2013 aan ITER, de grootste fusiereactor ter wereld. Aan het project werken de EU, China, India, Japan, Rusland, Zuid-Korea en de Verenigde Staten mee. In 2025 moet de reactor af zijn om de eerste – voorzichtige – experimenten te doen. Aan het project hangt een prijskaartje van bijna 30 miljard euro. “Moet je nagaan, dit is de eerste op grote schaal. Het is super duur en de bouw duurt ruim 20 jaar. Voor veel betrokkenen is dit de enige keer dat ze zoiets meemaken. En dus ook de enige keer dat ze hier iets van kunnen leren. Dat zette me aan het denken. Hoe zou fusietechnologie in de voetsporen van zonnecellen kunnen treden?”

En, wat is het antwoord?

“Met elke verdubbeling van de productie worden zonnecellen 20% goedkoper. In de afgelopen 50 jaar zijn ze wel 100 keer goedkoper geworden. En als je naar dit plaatje kijkt (zie hieronder), zie je de jaarlijkse productie omhoog schieten en daardoor wordt het dus ook goedkoper. In het begin riep iedereen dat zonnecellen alleen geschikt zouden zijn voor ruimtevaart, maar moet je nu eens kijken. Deze ontwikkelingen gaan exponentieel. Dat komt omdat we zonnecellen relatief snel en in kleine hoeveelheden kunnen maken. En bij iedere nieuwe oplevering ontstaat weer een nieuwe iteratie, waarin fouten uit de vorige lading worden verbeterd. Iedereen kan weer voortborduren op deze opgedane kennis, dus komt de ontwikkeling in een stroomversnelling.”

Bron: Wikipedia.

Volgens Auke onderschatten we de impact van exponentiële groei en om te illustreren hoe snel het gaat, vertelt hij het verhaal van Sissa. Een mythische Indische figuur die het schaakspel bedacht. “De koning vroeg hoe hij hem kon belonen voor deze uitvinding. ‘Simpel, ik wil één rijstkorrel die per vakje op het schaakbord met zichzelf wordt vermenigvuldigd’. Een eenvoudige beloning dacht de koning. Maar hij was niet zo’n goede rekenaar. 1 werd 2, naar 4, 8, 16, 32 enz. Al snel bleek dat de koning niet genoeg rijstkorrels had om de beloning te kunnen betalen.”

En door digitaal te gaan, kun je het leerproces versnellen?

“Toen ik bezig was m’n huis te ontwerpen heb ik dat volledig digitaal gedaan. Met een VR-bril kon ik virtueel door mijn huis lopen. Ik kon dingen gedetailleerd aanpassen en zien wat het effect was. Vroeger maakte een architect kunstzinnige schetsen, die werden vertaald door een technisch tekenaar die doorrekent of het allemaal klopt. Een aannemer vertaalde dit weer in werkinstructies voor de bouwers. Met zoveel vertalingen is een fout snel gemaakt. Nu zie je steeds meer modellen waarin alle betrokken partijen in hetzelfde bestand werken. Wat de een aanpast heeft weer invloed op het werk van de ander. Hierdoor worden er minder fouten gemaakt en verloopt de bouw een stuk sneller.”

“Dat principe kun je voor kernfusie ook gebruiken, nu weet ik ook dat zo’n reactor ingewikkelder is dan mijn huis. Maar als zo’n digitale reactor gedetailleerd is en je in VR alles kunt testen en aanpassen, kun je hiermee ook de ontwikkeling van deze techniek versnellen. In plaats van 20 jaar en 20 miljard euro verder, kan dat misschien wel in een jaar voor een miljard euro.”

Wordt dat al niet gedaan?

“De wetenschap heeft de neiging om te versmallen, laat een wetenschapper tien jaar een onderwerp onderzoeken en je krijgt hele diepgaande kennis maar het gaat meestal maar over een klein stukje van de puzzel.”

“Over hoe zo’n reactor precies werkt en wat voor hogere wiskunde hierachter schuilgaat, zeg ik niets want dan klets ik uit mijn nek. Maar wat ik wel echt goed snap, is welke modellen je nodig hebt om alle losse puzzelstukjes met elkaar te verbinden. En dat gebeurt nog volstrekt onvoldoende.”

Abstracte wiskunde vertalen naar de werkelijkheid

Auke benadrukt nog maar eens een keer dat zo’n digitale kernreactor ‘duizend maal complexer is dan mijn huis’: “Het moduleren van het plasma komt heel nauw, je moet het magnetisch veld heel precies gaan inkapselen. Dat zijn de donkere slierten die om de blauwe slang lopen. Er zijn duizenden variaties en voor je de juiste verhoudingen hebt gevonden ben je zo een aantal jaar verder. Maar stop je al die mogelijkheden in een wiskundig model dan rekent de computer de beste verhoudingen veel sneller uit.”

Dan ben je er nog lang niet, gaat Auke verder. Met deze hogere wiskunde gaan ingenieurs aan de slag: “Ze updaten het mathematische model. Zij kijken of er materialen te vinden zijn die tegen extreme hitte kunnen. Abstracte wiskunde komt door die vertaalslag dichter bij de realiteit. Dan krijg je een volgende laag waar gekeken wordt hoe zo’n centrale in elkaar moet zitten. Welke componenten heb ik nodig om veel stroom veilig door een materiaal te jagen? Dit breid je steeds verder uit tot je zelfs de achterliggende software hebt gemaakt die zo’n centrale draaiende houdt en hiermee alle puzzelstukjes met elkaar verbindt.”

“Iedereen met een goed idee kan het bestand kopiëren en hieraan verder werken. Dat is het mooie, dan zul je zien dat het ineens een stuk sneller gaat. Onderdelen worden kleiner en effectiever. En in plaats van dat je 20 miljard uitgeeft, kost het nog 10 miljard en levert de centrale 2 keer zoveel energie op. Ook kun je het model weer tweaken, als blijkt dat de werkelijkheid net anders werkt. Dat levert weer kennis op en de volgende fysieke versie wordt hiermee weer effectiever en goedkoper. Binnen de kortste keren voorzie je een hele provincie van energie en kost de ontwikkeling nog maar 100 miljoen. Ik zie het helemaal voor me!”

Steun ons!

Innovation Origins is een onafhankelijk nieuwsplatform, dat een onconventioneel verdienmodel heeft. Wij worden gesponsord door bedrijven die onze missie steunen: het verhaal van innovatie verspreiden. Lees hier meer.

Op Innovation Origins kan je altijd gratis artikelen lezen. Dat willen we ook zo houden. Heb je nou zo erg genoten van de artikelen dat je ons een bedankje wil geven? Gebruik dan de donatie-knop hieronder:

Doneer

Persoonlijke informatie

Over de auteur

Author profile picture Milan Lenters is schrijver en redacteur. Heeft door IO zijn geboortestad Eindhoven op een andere manier leren kennen en kijkt soms met verbazing naar de vele verhalen die hier voor het oprapen liggen.