Paul de Kuyper
De vakgroep beoefent dus eigenlijk twee takken van sport?
‘Die combinatie van supergeleiding en cryogene technieken is de sterkte van deze groep. Dat zie je niet veel in de wereld. Verder alleen in Florida en mogelijk in Japan. Supergeleiding kan niet zonder cryogene technieken, want het vindt alleen plaats bij heel lage temperaturen. Er zijn wel toepassingen van cryogene techniek zonder supergeleiding, bijvoorbeeld optische detectoren die koeling tot 5 Kelvin nodig hebben om de ruis te onderdrukken.’
Je oratie heette Supergeleiding, een koud kunstje. Hoe belangrijk is supergeleiding?Is het de grootste ontdekking van de vorige eeuw?
‘In dat soort termen praten gaat te ver. Dan denk ik eerder aan de transistor. Maar supergeleiding is wel heel belangrijk. Qua toepassing is de bekendste de MRI-scanner. Veel mensen kennen dat, maar ze realiseren zich niet dat daarin supergeleidende magneten zitten die moeten worden gekoeld met vloeibaar helium.’
Hoe koud is het kunstje eigenlijk?
‘Metallische supergeleiders worden gebruikt bij temperaturen rond 4 Kelvin. Maar in 1986 zijn keramische materialen ontdekt die supergeleidend worden bij relatief aanmerkelijk hogere temperaturen van boven de 77 Kelvin. Dan spreek je overigens nog steeds over zo’n 200 graden onder nul, maar het zijn temperaturen die makkelijker zijn te bereiken. Je kunt dan koelen met stikstof dat stukken goedkoper is dan helium en veel beter beschikbaar. Supergeleiding heeft grote voordelen, maar de prijs die je ervoor moet betalen is de cooling penalty. Je hebt cryogen koelsystemen nodig die afhankelijk van toepassing en temperatuur behoorlijk groot kunnen zijn. Als die kleiner en goedkoper worden, maakt dat de drempel lager voor toepassingen.’
Kan supergeleiding ook bij nog hogere temperaturen?
‘Fundamenteel bestaat er geen reden waarom supergeleiding niet zou kunnen plaatsvinden bij kamertemperatuur. Er zijn wel groepen die dat onderzoeken. We weten veel van supergeleiding, maar niet hoe de supergeleiding bij hogere temperaturen precies werkt. We zouden eerst dat moeten doorgronden voordat we het kunnen uitbreiden naar hogere temperaturen. Het zou mooi zijn als dat lukt.’
Jullie richten je vooral op toepassingen voor duurzame energie?
‘Dat moet ik een beetje nuanceren. We richten ons daar niet exclusief op. Onderzoek naar duurzame energie is erg belangrijk, daarom is er ook veel fundingvoor. Er zijn ook andere interessante toepassingsgebieden en uitdagingen. Zo doen we mee in internationale projecten zoals de deeltjesversneller bij Cernen onderzoek naar koeling voor een wetenschappelijke missie van ruimtevaartorganisatie ESA.
Bij toepassing van supergeleiding in energie werken we momenteel vooral aan projecten gerelateerd aan de kernfusie-testreactor ITER in Zuid-Frankrijk. Andere voorbeelden zijnsupergeleidende kabels voor energietransport of supergeleidende motoren en generatoren. Een voorbeeld. We gaan toe naar steeds grotere windmolens waardoor de prijs per kilowattuur omlaag gaat. Die komen op zee te staan en moeten dus zeer betrouwbaar zijn, want je stuurt niet zomaar een servicemonteur zo’n toren in. Bovendien kun je op zee, vanwege het weer, de helft van de tijd die toren helemaal niet bereiken. Je wilt daarom naar zogenaamde direct drive, de generator moet direct op de as van de wieken worden aangesloten. Gewoonlijk zit er een versnellingsbak tussen, maar dat is de zwakke schakel als het gaat om betrouwbaarheid. In direct drivesworden momenteel permanente magneten gebruikt, maar groot nadeel daarvan is dat er veel zeldzaam aardmateriaal voor nodig is. Met supergeleidende magneten niet en daarmee zou je bovendien in een veel kleiner volume een vergelijkbaar magnetisch veld kunnen opwekken. Daar liggen interessante uitdagingen voor ons, ook omdat de koeling dan betrouwbaar moet zijn.’
Foto: Arjan Reef
