Medan Large Hadron Collider vid forskningsanläggningen CERN flyttar fram fysikens gränser i sin jakt på materians ursprung är målet med fusionsexperimentet ITER att ge oss tillgång till en ren och i stort sett outtömlig energikälla. I en ny rapport delar Robert Arnoux från ITER med sig av sin vision av projektet.
Multimiljardprojektet ITER, som är ett internationellt samarbete mellan EU, Indien, Japan, Kina, Ryssland, Sydkorea och USA, har enligt ITER-forskaren Robert Arnoux varit en dröm för tre generationer av fysiker och är nu verklighet för hundratals forskare, ingenjörer och arbetare.
- En ny stjärna kommer snart att födas, en stjärna som inte är som någon annan, en konstgjord stjärna. ITER, som både är latin för "vägen" och en akronym för International Thermonuclear Experimental Reactor, kommer att tändas i början av det kommande årtiondet. Ur en vetenskaplig och teknologisk synvinkel kommer det att vara en av mänsklighetens stora bedrifter. Skapandet av en konstgjord stjärna och utnyttjandet av de enorma mängder energi som produceras kommer för alltid att förändra civilisationen, säger Arnoux.
Revolutionerande reaktor
ITER:s reaktor, som ska byggas ihop i södra Frankrike, är en så kallad tokamak, som utvecklades i Sovjetunionen på 1960-talet.
- En tokamak är precis som en stjärna utformad för att smälta samman lätta atomer till tyngre atomer. En tokamak är en magnifik hyllning till Einsteins formel E=mc2 och den lilla massförlust som fusionsprocessen leder till motsvarar en enorm mängd energi. Ett gram fusionsbränsle, i form av väteisotoperna deuterium och tritium, generar lika mycket energi som åtta ton olja, säger Arnoux.
Arnoux berättar också att ITER blir den överlägset största och mest komplexa tokamak som någonsin byggts och genom att bygga vidare på erfarenhet från hundratals fusionsmaskiner världen över ska reaktorn bevisa att fusion är vetenskapligt och tekniskt genomförbart.
- ITER kommer att bli den första tokamaken som åstadkommer en nettoproduktion av fusionsenergi, genom att ge tillbaka tio gånger så mycket energi som investeras i att tända fusionselden. Detta är en avgörande demonstration som skulle öppna vägen för industriell och kommersiell produktion av fusionsgenererad elektricitet, förklarar Arnoux.
För mänsklighetens bästa
För en värld som förbrukar allt mer energi och där den globala konsumtionen förväntas mer än fördubblas till 2050 menar Arnoux att fusionskraft är ett mycket attraktivt alternativ, som är säkert, är miljövänligt tack vare att inga växthusgaser och inget högaktivt, långlivat radioaktivt avfall produceras och använder en lättillgänglig och mer eller mindre outtömlig bränslekälla.
Enligt Arnoux föddes ITER-projektet officiellt vid Genève-toppmötet i november 1985 då Ronald Reagan och Mikhail Gorbachev kom överens om att inleda en internationell insats för att utveckla fusionskraft till förmån för hela mänskligheten.
- Eftersom konflikter mellan länder oftast uppstår över kontroll över energikällor var ITER också ämnat som ett projekt för fred, tillägger Arnoux.
Projektets utveckling
De ursprungliga ITER-medlemmarna var EU, Japan, Sovjetunionen och USA. Kina och Sydkorea anslöt sig sedan 2003 och Indien 2005. Organisationen ITER, med samma juridiska status som andra internationella organisationer som CERN eller det europeiska rymdorganet ESA, etablerades officiellt 2007.
- Det tog runt tjugo år att ta fram en design som var vetenskapligt, tekniskt och finansiellt acceptabel för alla ITER:s medlemmar och ytterligare fyra år, med början under sommaren 2001, att bestämma var maskinen skulle byggas, berättar Arnoux.
Den 28:e juni 2005 beslutade ITER-medlemmarna enhälligt att ITER skulle byggas i anslutning till Frankrikes största kärnforskningscenter CEA-Cadarache, beläget cirka 75 kilometer norr om Marseille.
Det förberedande arbetet på den valda platsen inleddes i januari 2007 och konstruktionsarbetet började sommaren 2010.
Fyra år senare berättar Arnoux att de i den seismiska grop där ITER:s tokamak ska placeras nu håller på att installera 4 000 ton armeringsjärn till den en och en halv meter tjocka betongplatta som ska bära upp 360 000 ton, vilket är mer än vad hela Empire State Building väger, samtidigt som flera andra av ITER:s totalt 39 byggnader håller på att uppföras eller färdigställas runtomkring.
Delegering för framtiden
Arnoux förklarar emellertid också att den intensiva aktiviteten på byggnadsplatsen bara är en del av projektets helhet och att arbetet med ITER också bedrivs i fabriker i hela världen.
- I stället för att bara bidra med ekonomiska resurser kommer EU, Indien, Japan, Kina, Ryssland, Sydkorea och USA att tillhandahålla maskinens komponenter, och i Europas fall även byggnader, säger Arnoux.
Även om det ökar projektets komplexitet menar Arnoux att denna strategi är kärnan i ITER:s filosofi och att den ger medlemmarna ovärderlig erfarenhet av att konstruera en fusionsinstallation.
- Genom att bidra till konstruktionen av ITER:s experimentella maskin lägger de den tekniska och industriella grunden till framtidens kommersiella fusionsreaktorer, förklarar Arnoux.
Fusion - När?
ITER:s medlemmar har redan påbörjat inledande studier för nästa steg i utvecklingen, tokamaken DEMO, som vissa enligt Arnoux ser som en industriell prototyp och andra ser som en förindustriell demonstrationsreaktor. Det är emellertid enligt Arnoux ännu inte klart om DEMO-projektet kommer att vara ett internationellt samarbete som ITER eller en följd av nationella satsningar.
På frågan om när världen kommer att kunna börja dra nytta av fusionsgenererad elektricitet som leverras i stor skala till elnätet svarar Arnoux att beslutet att sjösätta en fusionsindustri som bygger på ITER:s och DEMO:s demonstrationer kommer att vara ett politiskt val och att fusionskraften, som den ryske fysikern Lev Artsimovitch brukade säga, kommer att vara tillgänglig när samhället behöver den.
- Det är mer än troligt att fusion, med tanke på en exponentiell ökning av efterfrågan på energi, utarmning av fossila bränslen, utmaningen med klimatförändringar och problemet med acceptans av konventionell kärnkraft, kommer att behövas under århundradets andra halva. För att göra detta val möjligt har män och kvinnor från 35 länder samlats på en soldränkt plätt land nära byn Saint-Paul-lez-Durance i hjärtat av Provence. I denna magnifika miljö arbetar de hårt för att förverkliga en av mänsklighetens mest bestående drömmar, att fånga solens eld och göra den tillgänglig för mänskligheten i årtusenden framöver, avslutar Arnoux.
