Kraftig magnet ger oss fusionskraft fem år i förväg

Fusion är den heliga gralen när det handlar om ren energi, men hittills har det bara varit en dröm. Nu förkortar dock ett nytt projekt med en starkare elektromagnet och en betydligt mindre reaktor vägen mot oändlig, grön energi.

Fusion är den heliga gralen när det handlar om ren energi, men hittills har det bara varit en dröm. Nu förkortar dock ett nytt projekt med en starkare elektromagnet och en betydligt mindre reaktor vägen mot oändlig, grön energi.

Shutterstock

Forskare från det amerikanska elituniversitet M.I.T. arbetar med en kompakt fusionsreaktor som kan köra ifrån samtliga konkurrenter.

Det första spadtaget för reaktorn, med det gnistrande namnet Sparc, tas våren 2021. Sparc förväntas vara redo att leverera ren, säker och outtömlig kärnkraft redan i början av nästa decennium – och det dessutom betydligt billigare än motsvarande projekt.

Det låter kanske nästan för bra för att vara sant. Men i en specialutgåva av den vetenskapliga tidskriften Journal of Plasma Physics har oberoende forskare från universitet i hela världen undersökt projektets status.

Det råder konsensus bland forskarna om att Sparcs design är lovande. Det innebär att även om fusionsenergi har varit "på gång" under en längre tid ser det först nu ut som att det äntligen kan bli av på riktigt.

Forskare plockar ned solen till jorden

Fusion är energins heliga gral. I dag fungerar kärnkraftverk genom fission – där energin kommer från klyvning av atomer – medan en fusionsreaktor härmar den process som pågår i solen, där väteatomer smälter samman och frigör enorma mängder energi. Processen är både billigare och renare eftersom vätet tas från havsvatten samt att fusionsreaktorn inte släpper ut någon koldioxid.

Men det är under förutsättning att man kan få igång den, vill säga. Fusion är nämligen lite som att tända en eld med blöt ved: Eftersom atomerna har positivt laddade kärnor vill de inte befinna sig för nära varandra. Det kräver dock ett gigantiskt tryck eller glödhet temperatur på miljontals grader för att tvinga ihop dem.

Det låter svårt att återskapa en sådan process här på jorden – och det är det också. Hittills har ingen kunnat bygga en reaktor som faktisk producerar mer energi än vad den förbrukar.

I dag måste energi tillföras kontinuerligt för att håll i gång fusionerna, men målet med Sparc är att göra processen självgående när den väl har startat.

© Oliver Larsen

1. Väte plus väte bildar helium

Vätekärnor värms med energi som tillförs utifrån. Det får tungt väte och supertungt väte att fusionera och bilda varma heliumkärnor.

© Oliver Larsen

2. Varmt helium startar kedjereaktion

Heliumkärnorna blir så varma att vätekärnorna fusionerar till nya heliumkärnor, som i sin tur startar nya fusioner – så kallad antändning.

Enligt de forskare som har undersökt Sparc kommer dock den nya reaktorn kunna producera tio gånger så mycket energi som den förbrukar.

Modern elektromagnet ger Sparc fördel

Hittills har världens ögon riktats mot bygget av den gigantiska ITER-reaktorn i södra Frankrike som påbörjades 2013 och förväntas vara redo att producera fusionsenergi 2035.

Forskarna bakom Sparc tror att de kommer vara klara fem år tidigare och det beror främst på reaktorns speciella design.

Precis som ITER använder Sparc en så kallad tokamak – en frityrmunkformad kammare, som innehåller väteplasma, där fusionen äger rum. Plasman är så varm att den måste hållas på plats av med hjälp av magnetism för att inte smälta ned reaktorväggarna. Det löser ITER med hjälp av stora elektromagnetiska spolar som ska kylas ned med flytande helium.

Sparc använder en nyare elektromagnetisk teknik med så kallad högtemperatursupraledere, som kan skapa ett mycket större magnetfält. Det gör att plasman tar mindre plats.

Det leder i sin tur till att den totala Sparc-reaktorn inte blir större än en tennisbana, samtidigt som ITER är lika stor som en fotbollsplan, vilket innebär att Sparc både blir billigare och går snabbare att bygga.