Fusionsanläggningar nära delmålet att få ut mer energi än de förbrukar

Fusionsenergi är den energi som driver solen och universums alla andra stjärnor. I centrum av dessa gigantiska himlakroppar, under extremt tryck och hög temperatur slås lätta atomkärnor ihop till tyngre och enorma mängder energi frigörs. Det är det som kallas fusion. Fusion (sammanslagning) är motsatsen till fission (delning) som används i dagens kärnkraftvärk där tunga grundämnen klyvs till lättare samtidigt som det bilas radioaktiv strålning.

Fördelarna med fusionskraft  är att det kan generera enorma mängder energi och bränslet som driver reaktionen finns i nästintill outtömliga mängder här på jorden samt att inget, eller mycket kortlivat radioaktivt avfall bildas.

Lawrence Livermore National Laboratory

I Livermore i Kalifornien i USA räknar man med att fusionsanläggningen Lawrence Livermore National Laboratory senast 2012 ska kunna  producera mer energi än den förbrukar enligt  Edward Moses, en av ledarna för arbetet med fusion på Lawrence Livermore National Laboratory.  Man räknar med att  en större försöksanläggning kan vara klar 2020-2025, och en kommersiell anläggning kan stå klar år 2030.

Tekniken man använder är att komprimra väte  med hjälp av superstarka laserstrålar.

Genombrottet kom 2009 när man med lyckat resultat testade de 192 enorma laserkanonerna i den nya anläggningen National Ignition Facility ( NIF ) och insåg att man hade lyckats  bygga lasrar som var  tillräckligt kraftiga och hade tillräckligt hög kvalitet, säger Bruno van Wonterghem, forskare och ansvarig för lasertesterna vid NIF. Lasrarna används  för att fixera materialet så att det först blir minus 200 grader Celsius, och sedan komprimera det så att värmen stiger till 100 miljoner grader. Det är den temperaturen som behövs för att skapa fusionskraft. I det här fallet bildar väteisotoperna deuterium och tritium  grundämnet helium genom att laserstrålarna projiceras mot en 1 centimeter stor bränslebehållare som är gjord av guld. När den under miljarddelen av en sekund bestrålas med denna stora mängd energi, börjar den i sin tur utstråla enorma mängder röntgenstrålar. All energi fokuseras mot kapselns centrum som innehåller en millimiterstor droppe av väteisotoperna deuterium och tritium. Röntgenstrålarna pressar väteisotoperna med en enorm hastighet mot kapselns mitt och de blir varmare och varmare och når till slut temperaturen 100 miljoner grader och atomkärnorna börjar smälta samman med varandra och helium bildas. I processen försvinner en del av bränslets massa och det är då som den stora mängden energi skapas.

Fusionsreaktorer ger inget farligt långlivat avfall som vanlig kärnkraft, och släpper heller inte ut växthusgaser som eldning med fossila bränslen. Dessutom finns det nästan obegränsat med bränsle.

Ett framtida kraftverk kommer att spränga 10-15 stycken millimterstora bränsledroppar per sekund. Det räcker för att producera 1 gigawatt el, ungefär lika mycket som en normalstor svensk kärnreaktor.  En uppskattning är att en anläggning på 1 gigawatt kommer att kosta ca 27 miljarder kronor. Ett kärnkraftverk av samma storlek kostar runt 80 miljarder kronor.

Iter i Cadarache

Även i europa, i Cadarache i södra Frankrike håller ett stort antal länder, inklusive Sverige, på att bygga en gigantisk fusionsanläggning som kallas för Iter. Där ska fysiker åstadkomma fusion i en magnetisk kammare som kallas tokamak. Iter ska stå klart 2019.  Omkring år 2026 ska fysikerna kunna få ut mer energi än de stoppar in i denna anläggning.

Även Iter ska använda  väteisotoperna  deuterium och tritium. Deuterium finns i vanligt havsvatten, och tritium skapas av litium inne i reaktorn. Även om hela världens energiproduktion drivs av fusionskraft kommer havens deuterium att räcka i miljontals år och det finns litium för minst tusen år, enligt forskarna.

Det enda problemet är att det blir neutroner över när deuterium och tritium smälter ihop i fusionsreaktorn. Neutronerna ska användas till att skapa nytt tritium, men en del av dem kommer också att fastna i reaktorns väggar. Där kan de försämra hållfastheten och skapa kortlivade radioaktiva ämnen.

Reaktorn måste därför vara byggd av tåligt material och ha ett tjockt skyddshölje. En alternativ lösning är att använda en form av helium, helium-3, i stället för tritium. Då bildas inga neutroner, och fusionsreaktorn behöver inte vara lika stor.

På jorden är det ont om helium-3, men på månen finns det mer. Olika forskare har kommit med mer eller mindre seriösa förslag om att hämta hem månsten med rymdfärjor.

Reaktorn Iter kommer att vara 24 meter hög och 30 meter bred, och se ut som en stor ring. En sådan reaktor kallas för en tokamak, som är en rysk förkortning för ringformig magnetisk kammare.

Inuti ringen hettas deuterium och tritium upp till hundra miljoner grader och blir plasma. Det betyder att atomernas elektroner och kärnor inte längre håller ihop. För att inte ringens väggar ska smälta av den höga temperaturen svävar plasmat fritt med hjälp av ett starkt magnetfält. I plasmat krockar deuterium- och tritiumkärnor och slås ihop till helium.

Bli först med att kommentera

Skriv en kommentar

E-postadressen publiceras inte.


*