På solen händer detta hela tiden: atomer kombineras, det vill säga en termonukleär fusionsreaktion inträffar, vilket resulterar i att en ofattbar mängd energi frigörs. Forskare har länge drömt om sådan energi, och här på jorden kan den erhållas genom att skapa kontrollerade termonukleära fusionsreaktioner.
Men hittills har det inte varit möjligt att få det.
Efter slutet av andra världskriget försöker forskare runt om i världen att uppnå detta.
Med hjälp av experimentreaktorer i Ryssland, USA, England, Japan och många andra länder erhölls kortsiktiga termonukleära fusionsprocesser, men överallt användes mer energi för att upprätthålla denna process än för att skaffa energi själv, förklarar Søren Bang Korsholm, seniorforskare vid Danmarks Tekniska Universitet (Søren Bang Korsholm).
I avlägsen framtid
Den danska forskaren och hans kollegor vid Institutionen för fysik vid tekniska universitetet deltar i ett globalt vetenskapligt projekt som 2025 kommer att möjliggöra implementering av en effektiv termonukleär fusionsprocess - d.v.s. mer energi kommer att avsättas än använt för att få den. Ändå tros det att vi inte kommer att kunna se kraftverk som arbetar med principerna för termonukleär fusion under många år.
”Först på femtiotalet av detta århundrade kan energin från termonukleära fusionskraftverk användas i kraftnät. Hur som helst är detta riktlinjerna för det europeiska termonukleära fusionsprogrammet, säger han.
Kampanjvideo:
Trots utsikterna om avlägset arbetar många forskare, som Søren, på allvar med frågorna om termonukleär fusionsenergi. Och det finns goda skäl för detta. För ett kraftverk som arbetar med principen om termonukleär fusion krävs en oändligt liten mängd kärnbränsle, dessutom har de inte utsläpp av koldioxid och andra skadliga ämnen.
Billig grön energi
När du laddar din smartphone idag kommer 24% av elen i detta fall från koleldade värmestationer. Det är tung och inte särskilt miljövänlig energiproduktion.
”För att producera en gigawatt el måste ett koleldat kraftverk bränna 2,7 miljoner ton kol årligen. Och fusionsstationer kräver bara 250 kilo kärnbränsle för att uppnå samma effekt. 25 gram kärnbränsle räcker för att ett sådant kraftverk ska leverera energi till en danska under hela sitt liv, säger Søren Bang Korsholm.
Till skillnad från kol, släpper fusion inte ut CO2 och påverkar således inte klimatet.
"Det enda" direkta "produktionsavfallet med kärnfusionsenergi är helium, och det kan användas i en mängd olika applikationer. Det är cirka 200 kilo helium under hela året," förklarar han.
Fusionsenergi har emellertid ett litet problem. Här kan du inte helt utan radioaktivitet. "Reaktorns inre yta blir radioaktiv, men detta är en form av radioaktivitet som blir säker efter 100 år", säger forskaren. Då kan detta material användas igen.
Nästan ändlöst kärnbränsle
Till skillnad från kol behöver bränslet för ett fusionskraftverk inte grävas ur jorden. Det kan erhållas med pumpar från havet, eftersom energin från termonukleär fusion erhålls med hjälp av tungt väte (deuterium), som utvinns från havsvatten.
”Havet tillhandahåller kärnbränsle som räcker för energiförbrukning runt om i världen i miljarder år. Därför kommer vi inte att vara kvar utan energi om vi lär oss att använda energin från termonukleär fusion, förklarar Søren Bang Korsholm.
Förutom tungt vätedeuterium använder forskare superheavy väte-tritium i fusionsreaktorn. Det finns inte i naturen, men det är tillverkat av litium, som är samma ämne som används i batterier.
I reaktorn smälter tungt och överhögt väte samman efter att temperaturen i reaktorn når 200 miljoner grader.
”Temperaturen i reaktorn är otänkbart hög. Som jämförelse är solens kärntemperatur bara 15 miljoner grader. På detta sätt skapar vi en mycket högre temperatur, säger han.
Frankrikes jättereaktor
Søren Bang Korsholm och många av hans kollegor vid Tekniska universitetet deltar i ett stort internationellt projekt ITER, där EU, USA, Kina och många andra länder samarbetar för att bygga världens största fusionsreaktor i södra Frankrike. Det kommer att vara den första reaktorn i sitt slag som ger mer energi än den förbrukar.
”ITER kommer enligt projektet att producera 500 megawatt, medan 50 megawatt kommer att krävas för att värma upp det. Den förbrukar lite mer än 50 megawatt energi eftersom vi använder lite av energin för kylning och magneter, vilket inte beaktas i det här fallet, men det ger ett trevligt överskott av energi i själva reaktorn,”förklarar han.
Enligt forskaren är reaktorn snart klar att användas.
”2025 kommer reaktorn att vara redo för det första testet, varefter vi kommer att uppgradera den tills den är helt klar 2033,” säger Søren Bang Korsholm.
Visar framtidens energi
Men man bör inte tänka att efter slutförandet av ITER-projektet kommer elen, tack vare vilket vårt kylskåp fungerar, att vara energin från termonukleär fusion. Reaktorn producerar inte el.
”ITER är inte ett kraftverk. Reaktorn byggs inte för att generera el utan för att visa möjligheten att använda termonukleär fusion som energikälla, säger han.
Forskaren hoppas att projektet kommer att ha kommersiella partners som kommer att uppmärksamma möjligheterna med termonukleär fusionsenergi.
”Kanske kommer stora energiföretag och oljeföretag att börja investera i fusionsenergi när de ser potentialen. Och vem vet, kanske sådana kraftverk kommer att dyka upp inom en snar framtid, säger Søren Bang Korsholm.
Nästa stopp är månen
Om forskare lyckas skapa effektiva kraftverk baserade på termonukleär fusion, kommer många idéer att omedelbart dyka upp hur de kan förbättras. En av idéerna föreslår redan att man använder en annan typ av bränsle, som dock inte är så mycket på jorden.
"Helium-3, som finns rikligt på månen, har fördelen att fusionsprodukter från plasma reagerar mindre med reaktorväggarna, så väggen blir mindre radioaktiv och kan ha en längre livslängd," säger Søren Bang Korsholm.
Hittills är det dyrt att utvinna bränsle på månen och leverera det till jorden. Men kanske energin från termonukleär fusion kommer att vara så effektiv att dessa kostnader kommer att betala sig.
"Om det finns tankar om att leverera bränsle från månen, kan fusionskraftverk vara oerhört effektiva," avslutar forskaren.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From
