Wiskunde en energieonderzoek: een uitstekende combinatie

Maandag 4 februari 2013 was op het schilderachtige landgoed Rijnhuizen de officiële aftrap van het onderzoeksprogramma Computational Sciences for Energy Research. Dit programma is een gezamenlijk initiatief van Shell, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM).

Het Shell-NWO-FOM-programma vervult een pioniersrol in de uitvoering van het niet onomstreden Topsectorenbeleid. Wellicht daarom zijn er nogal wat kritische kanttekeningen bij het programma geplaatst, tot in de Tweede Kamer toe. Belangrijk kritiekpunt betrof de bepaling dat 60 van de 75 promovendi die in het programma zullen worden aangesteld, al met Shell in contact zullen zijn om na hun promotie in dienst te treden bij Shells Technology Center Bangalore. Een brain drain?

Dit contact, geen contract, lijkt mij alleszins redelijk gezien de ruim 20 miljoen euro die Shell in het programma pompt. Qua wetenschappelijke inhoud en uitvoering is het een puur NWO-FOM-programma. In de eerste, reeds afgeronde onderzoeksvoorstellenronde zijn bovendien weinig olie- en gasgerelateerde voorstellen gehonoreerd, wel opvallend veel zon- en wind-gerelateerde, met uitstekende wiskunde daarin! Het programma biedt veel ruimte aan op energievraagstukken gericht wiskundeonderzoek. Shell werkt hier ruimhartig aan mee.

 

Voor de grote belofte van energieonderzoek, gecontroleerde kernfusie, loopt nu ook een groot onderzoeksprogramma, van alleen FOM. Het is een programma voor bijna 20 promotieprojecten, waaronder ook hier meerdere projecten met wiskunde erin. Gecontroleerde kernfusie kan gerealiseerd worden door zware waterstofatomen te verhitten tot een plasma van zo'n 150 miljoen graden Celsius. De energieopbrengst uit kernfusie is enorm; uit twee liter water en een pondje steen kan evenveel energie worden gewonnen als uit 1000 liter aardolie. De moeilijkheid is echter het stabiel opsluiten van het plasma. Het gevestigde idee is om dit te doen in een gesloten magneetveld: in een magnetische kooi als het ware. Dat kan in principe heel goed; het plasma bestaat immers uit geladen deeltjes die als gordijnrollers langs de magneetveldlijnen bewegen. Echter, magneetveld en plasma kunnen allerlei instabiele bewegingen vertonen, die tot langdurige onderbreking van de kernfusie kunnen leiden. Er wordt veel wiskundeonderzoek gedaan om structuur te ontdekken in de wanorde van de vele mogelijke plasma-instabiliteiten. Sommigen zien onderzoek aan gecontroleerde kernfusie als het beklimmen van een berg waarbij de top van de berg niet zal worden bereikt door de klimmers van vandaag, maar door die van morgen. Dankzij wiskunde zouden het best wel eens de klimmers van vandaag kunnen zijn, waaronder wiskundigen!