Fusjon

I en tid med både klimaendringer og voksende energiforbruk er alternative energikilder i vinden som aldri før. De fleste miljøvennlige alternativene baserer seg på energi som opprinnelige kommer fra solen, som vi deretter høster inn gjennom f. eks vind- og vannkraft. Her skiller fusjon seg ut: Man vil forsøke å kopiere den opprinnelige energiproduksjonen slik den skjer i solen.


En kjernefysisk fusjon er en prosess der flere atomkjerner smelter sammen og danner tyngre atomkjerner. Dette medfører enten frigjøring eller opptak av energi, avhengig av atomkjernenes masser. To atomkjerner som er lettere enn jern og nikkel (atommasse henholdsvis 26 og 28 u) vil frigjøre energi ved fusjon. Pga frastøtning mellom positivt ladde atomkjerner trenger fusjon en startenergi for å oppstå. Dette vil ikke skje under normale forhold på jorden, ettersom man trenger meget høy temperatur og trykk en viss tid, uten at dette avkjøles eller spres. Det er dette som skjer når stjerner i universet brenner i milliarder av år, mens hydrogen kontinuerlig fusjonerer og omdannes til helium.

Spørsmålet er så om det er mulig å skape forutsetningene for å få i gang denne reaksjonen på jorden. Man har i dag tre store pågående eller planlagte prosjekter som har som mål å produsere kraft fra kjernefysisk fusjon:

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) er en tokamakreaktor (se figur 1) bygget av et konsortium av EU, Russland, Kina, USA, Sør-Korea og Japan. I 2005 ble det bestemt at ITER skulle bygges i Cadarache i Sør-Frankrike. Her anvender man en reaksjon mellom deuterium og tritium (figur 2), der tritium "formeres" fra nøytronbestråling av litium i reaktorveggen. (2) ITER vil ikke kunne klare å danne en vedlikeholdbar fusjonsreaksjon, men man tester hvilke systemer og materialer som er nødvendig for en fremtidig fusjonsreaktor. Bygging av reaktorens støttebygninger begynte i 2008, mens tokamakreaktoren skal settes sammen i 2012, før man etter planen skal få dannet plasma først i 2016.


JET (Joint European Torus) er det største magnetiske innskrenkings-(confinement)fusjonseksperimentet som er i drift i dag. Den skal bidra til prosjekter som ITER og DEMO. JET-reaktoren befinner seg i den gamle marinebasen RNAS Culham i fylket Oxfordshire i Storbritannia. Bygningene som skulle huse prosjektet ble startet allerede i 1978, og de første eksperimentene begynte i 1983. Tokamakreaktoren i JET krever enormt mye energi. Krafttilførselen fra hovednettet var ikke stor nok, og dermed måtte man bygge to store svinghjuls-(flywheel)generatorer, som produserer strøm til henholdsvis 32 toroidale feltspoler, og én indre poloidal feltspole (figur 1).(3)

DEMO (Demonstration Power Plant) skal etter planen bygges i 2024, og skal bli et fusjonskraftverk basert på kunnskapen fra de tidligere prosjektene JET og ITER. Målet med DEMO er å kunne avgi en kontinuerlig effekt på 2 GW, fire ganger mer enn ITER's målsetning om en kraftproduksjon på 500 MW som ikke er tenkt å vare i mer enn 500 sekunder.




Kilder:
1. http://no.wikipedia.org/wiki/Kjernefysisk_fusjon
2. http://no.wikipedia.org/wiki/ITER
3. http://en.wikipedia.org/wiki/JET