På solen sker dette hele tiden: atomer kombinerer, det vil sige, en termonuklear fusionsreaktion opstår, som et resultat der frigøres en ufattelig mængde energi. Forskere har længe drømt om sådan energi, og her på Jorden kan det opnås ved at skabe kontrollerede termonukleære fusionsreaktioner.
Men indtil videre har det ikke været muligt at få det.
Efter afslutningen af 2. verdenskrig forsøger forskere over hele verden at opnå dette.
Ved hjælp af eksperimentelle reaktorer i Rusland, USA, England, Japan og mange andre lande blev der opnået kortvarige termonukleære fusionsprocesser, men overalt blev der brugt mere energi til at opretholde denne proces end til at skaffe energi selv, forklarer Søren Bang Korsholm, seniorforsker ved Danmarks Tekniske Universitet (Søren Bang Korsholm).
I den fjerne fremtid
Den danske videnskabsmand og hans kolleger ved Institut for Fysik ved det tekniske universitet deltager i et globalt videnskabeligt projekt, som i 2025 vil muliggøre implementering af en effektiv termonuklear fusionsproces - dvs. der afsættes mere energi end brugt til at få den. Ikke desto mindre antages det, at vi ikke vil være i stand til at se kraftværker, der fungerer efter principperne for termonuklear fusion i mange år.
”Først i halvtredserne af dette århundrede kan energien fra termonukleare fusionskraftværker bruges i kraftnet. Under alle omstændigheder er dette retningslinjerne for det europæiske termonukleare fusionsprogram,”siger han.
Salgsfremmende video:
På trods af udsigterne fra udsigterne arbejder mange videnskabsfolk, som Søren, seriøst med spørgsmålene om termonuklear fusionsenergi. Og der er gode grunde til dette. For et kraftværk, der fungerer efter principperne om termonuklear fusion, kræves der en uendelig lille mængde nukleart brændstof, derudover har de ikke emissioner af CO2 og andre skadelige stoffer.
Billig grøn energi
Når du oplader din smartphone i dag, kommer 24% af elektriciteten i dette tilfælde fra kulfyrede termostationer. Det er tung og ikke særlig miljøvenlig energiproduktion.
”For at producere en gigawatt elektricitet skal et kulfyret kraftværk forbrænde 2,7 millioner tons kul årligt. Og fusionsstationer kræver kun 250 kg nukleart brændstof for at opnå den samme effekt. 25 gram nukleart brændstof er nok til, at et sådant kraftværk kan levere energi til en dansker i hele sit liv,”siger Søren Bang Korsholm.
I modsætning til kul udsender fusion ikke CO2 og påvirker dermed ikke klimaet.
"Det eneste 'direkte' produktionsaffald med nuklear fusionenergi er helium, og det kan bruges i en lang række anvendelser. Dette er omkring 200 kg helium i hele året," forklarer han.
Imidlertid har fusionsenergi et lille problem. Her kan du ikke undvære radioaktivitet fuldstændigt. "Den indre overflade af reaktoren bliver radioaktiv, men dette er en form for radioaktivitet, der bliver sikker efter 100 år," siger videnskabsmanden. Derefter kan dette materiale bruges igen.
Næsten uendelig atombrændstof
I modsætning til kul behøver brændstoffet til et fusionskraftværk ikke at graves ud af jorden. Det kan opnås ved hjælp af pumper fra havet, fordi energien til termonuklear fusion opnås ved hjælp af tungt brint (deuterium), der ekstraheres fra havvand.
”Havet leverer atombrændstof, der vil være nok til energiforbrug over hele verden i milliarder af år. Derfor bliver vi ikke tilbage uden energi, hvis vi lærer at bruge energien til termonuklear fusion,”forklarer Søren Bang Korsholm.
Foruden tungt hydrogen deuterium bruger forskere superheavy hydrogentritium i fusionsreaktoren. Det findes ikke i naturen, men det er lavet af lithium, som er det samme stof, der bruges i batterier.
I reaktoren smelter tungt og superheavy brint sammen, når temperaturen i reaktoren når 200 millioner grader.
”Temperaturen i reaktoren er ufattelig høj. Til sammenligning er solens kernetemperatur kun 15 millioner grader. På denne måde skaber vi en meget højere temperatur,”siger han.
Frankrikes kæmpe atomreaktor
Søren Bang Korsholm og mange af hans kolleger ved det tekniske universitet er deltagere i det store internationale projekt ITER, hvor EU, USA, Kina og mange andre lande samarbejder om at skabe den største fusionsreaktor i verden i det sydlige Frankrig. Det vil være den første reaktor i sin art, der giver mere energi, end den bruger.
”ITER vil ifølge projektet producere 500 megawatt, mens det kræves 50 megawatt for at varme det op. Den bruger lidt mere end 50 megawatt energi, fordi vi bruger noget af energien til afkøling og magneter, hvilket ikke er taget i betragtning i dette tilfælde, men det giver et godt overskud af energi i selve reaktoren,”forklarer han.
Ifølge forskeren er reaktoren snart klar til drift.
”I 2025 er reaktoren klar til den første test, hvorefter vi opgraderer den, indtil den er fuldt klar i 2033,” siger Søren Bang Korsholm.
Vis frem fremtidens energi
Men man skal ikke tro, at efter afslutningen af ITER-projektet, vil elektriciteten, takket være hvilket vores køleskab fungerer, være energien fra termonuklear fusion. Reaktoren producerer ikke elektricitet.
”ITER er ikke et kraftværk. Reaktoren er ikke bygget til at generere elektricitet, men for at demonstrere muligheden for at bruge termonuklear fusion som en energikilde,”siger han.
Forskeren håber, at projektet har kommercielle partnere, som vil være opmærksomme på mulighederne for termonuklear fusionsenergi.
”Måske vil store energiselskaber og olieselskaber begynde at investere i fusionsenergi, når de ser dets potentiale. Og hvem ved, måske vises sådanne kraftværker i den nærmeste fremtid,”siger Søren Bang Korsholm.
Næste stop er månen
Hvis forskere formår at skabe effektive kraftværker baseret på termonuklear fusion, vises der straks en masse ideer om, hvordan de kan forbedres. En af ideerne foreslår allerede, at man bruger en anden type brændstof, som dog ikke er så meget på Jorden.
”Helium-3, der er rigeligt på månen, har den fordel, at fusionsprodukter fra plasma reagerer mindre med reaktorvæggene, så væggen bliver mindre radioaktiv og kan have en længere levetid,” siger Søren Bang Korsholm.
Indtil videre er det kostbart at udvinde brændstof på månen og levere det til Jorden. Men måske er energien til termonuklear fusion så effektiv, at disse omkostninger lønner sig.
”Hvis der er tanker om at levere brændstof fra månen, kan fusionskraftværker være utroligt effektive,” konkluderer forskeren.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse Fra
