På sola skjer dette hele tiden: atomer kombinerer, det vil si en termonukleær fusjonsreaksjon oppstår, som et resultat frigjøres en utenkelig mengde energi. Forskere har lenge drømt om slik energi, og her på jorden kan den fås ved å lage kontrollerte termonukleære fusjonsreaksjoner.
Men så langt har det ikke vært mulig å få det til.
Etter slutten av andre verdenskrig prøver forskere over hele verden å oppnå dette.
Ved hjelp av eksperimentelle reaktorer i Russland, USA, England, Japan og mange andre land ble det oppnådd kortsiktige termonukleære fusjonsprosesser, men overalt ble mer energi brukt for å opprettholde denne prosessen enn for å skaffe energi selv, forklarer Søren Bang Korsholm, seniorforsker ved Tekniske Universitetet i Danmark (Søren Bang Korsholm).
I den fjerne fremtid
Den danske forskeren og kollegene ved Institutt for fysikk ved det tekniske universitetet deltar i et globalt vitenskapelig prosjekt, som i 2025 vil tillate implementering av en effektiv termonukleær fusjonsprosess - d.v.s. mer energi vil bli avsatt enn brukt for å få tak i den. Likevel antas det at vi ikke vil kunne se kraftverk som opererer etter prinsippene for termonukleær fusjon på mange år.
Bare på femti-tallet av dette århundret kan energien fra termonukleære fusjons kraftverk brukes i kraftnett. Uansett er dette retningslinjene for det europeiske termonukleære fusjonsprogrammet, sier han.
Salgsfremmende video:
Til tross for utsiktene til utsiden, jobber mange forskere, som Søren, seriøst med spørsmålene om termonuklear fusjonsenergi. Og det er gode grunner for dette. For et kraftverk som opererer etter prinsippene for termonukleær fusjon, er det nødvendig med en uendelig liten mengde kjernebrensel, i tillegg slipper de ikke ut CO2 eller andre skadelige stoffer.
Billig grønn energi
Når du lader smarttelefonen din i dag, kommer 24% av strømmen i dette tilfellet fra kullfyrte termostasjoner. Det er tung og ikke spesielt miljøvennlig energiproduksjon.
”For å produsere en gigawatt strøm, må et kullkraftverk brenne 2,7 millioner tonn kull årlig. Og fusjonsstasjoner krever bare 250 kilo kjernebrensel for å oppnå samme effekt. 25 gram kjernebrensel er nok til at et slikt kraftverk kan levere energi til en dansken hele livet, sier Søren Bang Korsholm.
I motsetning til kull, avgir ikke fusjon CO2 og påvirker dermed ikke klimaet.
"Det eneste" direkte "produksjonsavfallet med kjernefusjonsenergi er helium, og det kan brukes i en rekke bruksområder. Dette er omtrent 200 kilo helium i hele året," forklarer han.
Imidlertid har fusjonsenergi et lite problem. Her kan du ikke gjøre uten radioaktivitet helt. "Den indre overflaten av reaktoren blir radioaktiv, men dette er en form for radioaktivitet som blir trygg etter 100 år," sier forskeren. Da kan dette materialet brukes igjen.
Nesten uendelig kjernebrensel
I motsetning til kull, trenger ikke drivstoffet til et fusjonskraftverk graves ut av jorden. Det kan fås ved hjelp av pumper fra havet, fordi energien til termonukleær fusjon oppnås ved bruk av tungt hydrogen (deuterium), som blir utvunnet fra sjøvann.
“Havet gir kjernebrensel som vil være nok til energiforbruk over hele verden i milliarder av år. Derfor blir vi ikke stående uten energi hvis vi lærer å bruke energien til termonukleær fusjon, forklarer Søren Bang Korsholm.
I tillegg til tungt deuterium fra hydrogen, bruker forskere superheavy hydrogentritium i fusjonsreaktoren. Det eksisterer ikke i naturen, men det er laget av litium, som er det samme stoffet som brukes i batterier.
I reaktoren smelter tungt og superheavy hydrogen sammen etter at temperaturen i reaktoren når 200 millioner grader.
“Temperaturen i reaktoren er utenkelig høy. Til sammenligning er kjernetemperaturen til solen bare 15 millioner grader. På denne måten skaper vi en mye høyere temperatur, sier han.
Frankrikes gigantiske atomreaktor
Søren Bang Korsholm og mange av hans kolleger ved det tekniske universitetet er deltakere i et stort internasjonalt prosjekt ITER, der EU, USA, Kina og mange andre land samarbeider for å skape den største termonukleære reaktoren i verden sør i Frankrike. Det vil være den første reaktoren i sitt slag som gir mer energi enn den bruker.
ITER vil ifølge prosjektet produsere 500 megawatt, mens det kreves 50 megawatt for å varme det opp. Den bruker litt mer enn 50 megawatt energi fordi vi bruker noe av energien til avkjøling og magneter, noe som ikke er tatt hensyn til i dette tilfellet, men det gir et fint overskudd av energi i selve reaktoren,”forklarer han.
I følge forskeren vil reaktoren snart være klar til bruk.
"I 2025 vil reaktoren være klar for den første testen, hvoretter vi vil oppgradere den til den er helt klar i 2033," sier Søren Bang Korsholm.
Viser fremtidens energi
Men man skal ikke tro at etter fullførelsen av ITER-prosjektet vil strømmen, takket være kjøleskapet vårt fungerer, være energien fra termonukleær fusjon. Reaktoren vil ikke produsere strøm.
“ITER er ikke et kraftverk. Reaktoren bygges ikke for å generere strøm, men for å demonstrere muligheten for å bruke termonukleær fusjon som en energikilde, sier han.
Forskeren håper at prosjektet vil ha kommersielle partnere som vil ta hensyn til mulighetene for termonuklear fusjonsenergi.
- Kanskje store energiselskaper og oljeselskaper vil begynne å investere i fusjonsenergi når de ser potensialet. Og hvem vet, kanskje slike kraftverk vil dukke opp i nær fremtid, sier Søren Bang Korsholm.
Neste stopp er månen
Hvis forskere klarer å lage effektive kraftverk basert på termonukleær fusjon, vil det umiddelbart komme mange ideer om hvordan de kan forbedres. En av ideene foreslår allerede å bruke en annen type drivstoff, som imidlertid ikke er så mye på jorden.
"Helium-3, som er rikelig på månen, har fordelen at fusjonsprodukter fra plasma reagerer mindre med reaktorveggene, slik at veggen blir mindre radioaktiv og kan ha lengre levetid," sier Soren Bang Korsholm.
Så langt er det kostbart å utvinne drivstoff på månen og levere det til jorden. Men kanskje energien til termonukleær fusjon vil være så effektiv at disse kostnadene vil lønne seg.
"Hvis det er tanker om å levere drivstoff fra månen, kan fusjonskraftverk være utrolig effektive," konkluderer forskeren.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse Fra
