För att bibehålla Europas ledande ställning inom fusionsforskningen har den europeiska samarbetsorganisationen EFDA (European Fusion Development Agreement) presenterat en långsiktig plan för hur fusionsenergi ska förverkligas. Planen beskriver i detalj hur fusionsenergi ska kunna levereras till elnätet innan 2050.
Europas ledande roll inom fusionsforskningen understryks av att det internationella fusionsexperimentet ITER, som då det tas i drift 2020 kommer att bli den första fusionsanläggning som producerar mer energi än vad den förbrukar, är förlagt till Europa. Utöver Europa deltar emellertid även sex andra länder i projektet och Francesco Romanelli, chef för EFDA, påpekar att förväntningarna på fusion som en hållbar och säker energikälla växer även i dessa länder.
- Kina startar till exempel ett aggressivt program för att uppnå elproduktion med hjälp av fusion långt innan 2050. Europa kan bara hålla jämna steg om vi fokuserar våra ansträngningar och strävar efter en pragmatisk inställning till fusionsenergi, säger Romanelli.
Med detta i åtanke har EFDA tagit fram en ny europeisk fusionsplan.
Trestegsprogram
EFDA:s nya fusionsplan är indelad i tre faser, där den första innefattar det kommande europeiska forskningsprogrammet Horizon 2020, den andra omfattar åren 2021 till 2030 och den sista sträcker sig från 2031 till 2050.
ITER spelar en nyckelroll i fusionsplanen och eftersom ITER förväntas stå för majoriteten av de viktiga milstolparna på vägen till fusionskraft är en av fusionsplanens viktigaste övergripande målsättningar att se till att ITER-projektet blir framgångsrikt. Större delen av de resurser som går till Horizon 2020 är därför öronmärkta för ITER och tillhörande experiment.
Under Horizon 2020-fasen fokuserar fusionsplanen på fem huvudsakliga mål: att färdigställa ITER i tid och inom budgeten, att säkerställa ITER:s fortsatta framgång, att förbereda ITER-generationens forskare, ingenjörer och operatörer, att lägga grunden för ett fusionskraftverk och att främja innovation och konkurrenskraft inom industrin i EU.
Under den andra perioden kommer fokus att ligga på att utnyttja ITER maximalt och att förbereda konstruktionen av demonstrationskraftverket DEMO. Den tredje periodens tyngdpunkt kommer att ligga på att bygga och driva DEMO.
Fusionsuppdrag
Innan fusionsplanens mål kan nås står forskarna inför en rad tekniska utmaningar. För att hjälpa till att definiera vad som behöver göras för att överkomma dessa utmaningar delar fusionsplanen in jakten på fusionsenergi i åtta uppdrag som måste slutföras. För varje uppdrag går den sedan igenom forskningens nuvarande status, identifierar olösta problem, föreslår ett målorienterat forsknings- och utvecklingsprogram och uppskattar vilka resurser som kommer att krävas.
Det första uppdraget går ut på att skapa och upprätthålla plasmasystem som ger hög energiutdelning genom att minimera förlusterna till följd av turbulens och instabiliteter i plasmat. Detta uppdrag kommer att kunna slutföras av ITER.
Det andra uppdraget består av att konstruera system för att leda bort värme från plasmat och som kan hantera de stora värme- och partikelflöden som uppstår i en fusionsreaktor. Det tredje uppdragets slutmål är att utveckla material som kan stå emot neutronbombardemanget i en fusionsreaktor.
Syftet med uppdrag nummer fyra är att möjliggöra en fusionsreaktor som är självförsörjande vad gäller tritium. Det femte uppdraget blir att implementera de säkerhetsfunktioner som är en naturlig del av fusionsprocessen. Uppdrag nummer sex kommer att gå ut på att ta fram en design för DEMO. Det sjunde uppdraget blir sedan att göra kostnaden för elektricitet producerad med hjälp av fusion konkurrenskraftig.
Slutligen består det åttonde uppdraget av att utveckla stellarotorn som ett möjligt alternativ till tokamak-reaktorer som ITER.
Europeiska universitet, forskningslaboratorier och samarbetspartners inom industrin kommer att stå för grovjobbet, men Romanelli påpekar att alla möjligheter till internationellt samarbete också måste utnyttjas.
Industrin tar över
DEMO, som är ett mellansteg mellan ITER och kommersiella fusionskraftverk, ska enligt fusionsplanen kunna producera ett energiöverskott på några hundra megawatt i början av 2040-talet.
Att designa, bygga och driva DEMO kommer att kräva att industrin är direkt inblandad. Romanelli förutspår därför att implementeringen av fusionsplanen under de närmaste årtiondena kommer att gå från att vara forskningsbaserad till att drivas av industrin.
Fusionsplanen förlitar sig på att tillräckliga resurser kommer att tillhandahållas av EU-kommissionen och medlemsländerna i EURATOM, men fusionsplanens budget håller sig inom rimliga gränser. De resurser som kommer att krävas för att genomföra fusionsplanen uppskattas inte överstiga de resurser som ursprungligen rekommenderades av det sjunde europeiska ramprogrammet FP7.
