Fusionsenergi har gäckat forskare i mer än 30 år, men nu tror flera att de kan vara nära ett genombrott. Ett genombrott skulle i praktiken innebära ingenting mindre än att vi skapar en konstgjord stjärna, en sol på jorden.
Att lyckas med att skapa en fusionsreaktionsprocess som underhåller sig själv här på jorden skulle innebära en formlig revolution för jordens energiförsörjning. Vi skulle få tillgång till en närapå outtömlig energikälla som dessutom är ren, säker och billig.
Enligt den brittiska professorn Steve Cowley, vd för Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), tillika chef för Storbritanniens atomenergimyndighet, är fusionsenergins potentialer – möjligheten att utnyttja energin ur en ”jordbunden” sol – en av vetenskapens stora utmaningar.
Förenklat handlar fusionsenergi om att återskapa samma energiprocess som driver stjärnor och får dem att lysa: att värma upp väteatomer till över 100 miljoner grader, som är den temperatur då de smälter samman till tyngre heliumatomer. I processen frigörs energi.
Bränslet – två isotoper av väte, deuterium och tritium – är så rikligt förekommande på jorden att det i praktiken aldrig skulle sina. Ett kilo ger samma mängd energi som 10 miljoner kilo fossilt bränsle, enligt The Guardian.
Utmaningen ligger i att den mängd energi som behövs för att skapa fusionsreaktionen måste vara större än den som behövs för att sätta igång den. Att spränga denna energivall för att uppnå en reaktion som underhåller sig själv (en process som kallas tändning, ”ignition”) är vad mycket av dagens fusionsforskning handlar om.
Vissa menar att det aldrig kommer att ske och att fusionsforskning är ett dyrt, onödigt experiment. Deras skepsis har mycket sin grund i den överdrivet optimistiska inställningen hos forskare på 50-talet som när de lyckats klyva atomer trodde att de lika ”enkelt” skulle kunna smälta samman dem igen. De såg framför sig att de första kommersiella fusionsreaktorerna skulle vara i drift redan på 70-talet. Men fusionskraft har visat sig vara en betydligt mer komplicerad historia och enligt de flesta uppskattningar kommer vi att få vänta ytterligare 40-50 år.
Stephen Cowley framhåller att verkliga framsteg gjorts på senare år. Aktuell forskning fokuserar på två sätt att uppnå en fusionsreaktion: fusion genom tröghetsinneslutning (”inertial confinement”), då lasrar används för att komprimera bränslepellets och skapa en fusionsreaktion, och fusion genom magnetisk inneslutning (”magnetic confinement”) , som utnyttjar magnetiska fält för att kontrollera och isolera den extremt varma väteplasman.
Amerikanska försvaret experimenterar med lasermetoden på en anläggning i Kalifornien, National Ignition Facility. Genom att skjuta 192 laserstrålar genom en bränslepellet – stort som ett knappnålshuvud – och komprimera den 35 gånger för att skapa det tryck och den värme som behövs för att starta en fusionsreaktion har forskarna lyckats skapa aningen mer energi än bränsle som går åt till lasrarna. Forskarna kallar det för ett genombrott – trots att det handlar om blygsamma 17 kJ energi - efter många år av motgångar.
Fusion genom magnetisk inneslutning är den fusionsmetod som kommit längst. Den är grunden för experimentet Joint European Torus (JET), en fusionsforskningsanläggning som ligger i Culham i Storbritannien.
1997 lyckades JET-teamet generera 16 MW fusionskraft, ett världsrekord. Vissa menar att JET-experimentet inte fått den uppmärksamhet det förtjänar, men det hoppas man kunna rätta till 2017 då en ny serie tester är planerade avsedda att slå det tidigare rekordet.
Fusion som bygger på magnetisk inneslutning och en ringformad tokamak står också i centrum för det internationella ITER-projektet, ett projekt med en budget på 13 miljarder euro där målet är att producera fusionsenergi i stor skala.
Komponenter till ITER-reaktorn byggs på olika håll runtom i världen och levereras allteftersom de blir klara till södra Frankrike där de monteras ihop. I ITER-projektet samarbetar 35 nationer.
- När ITER uppnår självunderhållande reaktion (”self-sustainment”) blir det ett av de stora ögonblicken för vetenskapen som inträffar mycket sällan. Jag tror att vi då kommer att säga att det är möjligt att bygga en kommersiell fusionsreaktor. Den verkliga frågan blir då kostnad och omfattning, säger Cowley till The Guardian.
Om ITER-projektet når sitt upsatta mål kommer förmodligen en prototyp av en fusionsreaktor att byggas. Men frågetecken återstår. Politiska eller ekonomiska problem kan till exempel sätta käppar i hjulen för forskarnas arbete och omintegöra alla anträngningar innan de börjat bära frukt. Men Stephen Cowley avfärdar sådana invändningar:
– Det kan omöjligt vara så att vi kommit så här långt och inte kan se slutmålet. När problemet (med tändning) är löst kommer vi att ha fusionsenergi för alltid. Det tar bara lång tid att komma dit, säger han till The Guardian.
