Diemen (NL) – De beschrijving van energieke processen in een vat water doen al snel denken aan ‘koude kernfusie’. Vele bladen publiceerden dan ook de afgelopen week over een nieuw onderzoek, nog voordat het in Science verschijnt. Dat blad zelf reageert snel op alle media-ophef en biedt extra informatie. Nuances zijn nodig.


Rusi Taleyarkhan en zijn collega’s van het Oak Ridge National Laboratory en het Rensselaer Polytechnic Institute beschrijven in het 8-maart-nummer van Science hun onderzoek aan inklappende dampbelletjes in aceton. Ze gebruiken daarbij geen gewoon aceton, maar aceton waarin de waterstofatomen zijn vervangen door deuteriumatomen. Die hebben naast een proton ook een neutron in de kern.
Al een eeuw lang vormt akoestische cavitatie voor natuurkundigen een interessant onderzoeksgebied. Het gaat daarbij om de energetische processen die optreden als minuscule dampbelletjes in een oplossing weer inklappen. De luchtbellen worden gevormd door geluidsgolven. Soms komt bij het inklappen van de bellen zelfs licht vrij, een verschijnsel dat bekendstaat als sonoluminescentie. Vorig jaar berichtten Twentse onderzoekers dat de pistoolgarnaal dankzij dit verschijnsel lichtflitsen produceert.

Lichtflits
Taleyarkhan vuurde allereerst een neutronenpuls op het aceton af, waardoor kleine belletjes ontstonden. Een geluidsgolf zorgde ervoor dat de belletjes groeiden (drukverlaging van de oplossing) waarna de belletjes weer in elkaar klapten. Sommige bellen hadden een diameter van een millimeter. Als die inklappen, ontstaan er een zeer hoge temperatuur en druk. Al is de oplossing zelf koel, in het inklappende belletje kan de lokale temperatuur extreem hoog oplopen. Een temperatuur tot tienduizend kelvin is niet ongewoon, en verklaart ook de lichtflits.
De Amerikaanse onderzoekers ontdekten dat bij het inklappen van de belletjes in hun opstelling niet alleen een lichtflits ontstond, maar ook dat tritium vrijkwam, ofwel een waterstofatoom met twee neutronen in de kern. Het tritium duidt erop dat twee deuteriumkernen fuseerden, waarbij een proton en een tritiumkern ontstaan. Bij een andere kernreactie, die met net zo grote kans kan optreden, ontstaan helium en een neutron met een energie van 2,5 miljoen elektronvolt. De onderzoekers maten zowel vrijkomend tritium als de neutronen. Uit simulaties leidden ze af dat de temperatuur in hun belletjes tot meer dan een miljoen kelvin kon oplopen, voldoende voor kernfusie.

Een wolk van belletjes, met een doorsnede van ruim zes millimeter, ontstaat onder invloed van neutronenstralen in het gedeutereerde aceton. Als de belletjes inklappen, zou kernfusie optreden.

De auteurs zijn zelf zeer voorzichtig met conclusies. Collega’s hebben geprobeerd de experimenten te herhalen, en behaalden andere resultaten. Zelf zagen ze ook dat de tritium- en de neutronenmetingen zich anders verhielden dan zou moeten. De discussies, zo blijkt uit het materiaal dat Science inmiddels heeft vrijgegeven, spitsen zich verder toe op de gebruikte apparatuur en de interpretatie van de meetgegevens.
In ieder geval is het te vroeg om de resultaten veelbelovend te noemen. Taleyarkhan en zijn collega’s zien hun resultaten als interessant en de moeite waard voor verder onderzoek. Koude kernfusie is het niet (daarvoor is de temperatuur in de inklappende bellen ook te hoog) en de hoeveelheid geproduceerde energie is hooguit een tienmiljoenste van een watt. Daar kun je geen lampje op laten branden.
De wetenschappelijke discussie zal nu losbarsten. Net zoals bij de koude kernfusie van Fleischmann en Pons tien jaar geleden, zullen wereldwijd laboratoria de experimenten herhalen. Zelfs als die vele experimenten de resultaten bevestigen, belooft dit onderzoek nog geen praktische energievoorziening. Alle ophef lijkt daarom nu wel een storm in een glas water. Maar misschien is het wel een eerste minuscule stap.

Erick Vermeulen