Image
solens overflate

Energien fra solen kommer fra fusjonsenergi. Bildet er hentet fra nasa.gov

Gjennombrudd i fusjonsenergi – gir syv minutters oppvarming

Energi fra atomfusjon er nå blitt virkelighet – men det endrer ikke dagens energisituasjon.

Fusjonskraftverk er en teknologi som er vanlig i science fiction. Det har blitt forsket på denne energiformen siden 1940-tallet, ifølge Store norske leksikon. Det å få to atomkjerner til å gå sammen har vært gjort før, men gjennombruddet består i at det er mulig å få mer energi ut enn forskerne brukte for å få reaksjonen til å skje.

– Det er faktisk første gang man har fått den prosessen til å gi et overskudd av energi i kontrollerte omgivelser på laboratoriet, sier professor i kjernefysikk ved Universitetet i Oslo, Sunniva Siem.

Overskuddet tilsvarer syv minutter med panelovn

Vebjørn Bakken. Foto: UiO

Nyheten om at forskere har klart å hente ut energi fra en fusjon har gått verden rundt. Leder av UiO:Energi, Vebjørn Bakken, sier likevel at det foreløpig er snakk om svært små mengder.

– De sier at overskuddsenergien de fikk ut var 0.4 MJ, dette svarer til 0.11 kWh. Det er nok til å kjøre en effektiv elbil i litt under en kilometer eller å ha en 1000W panelovn stående på i nesten syv minutter, sier Bakken.

Hva er fusjon?

Siem forteller at fusjon er sammensmeltingen av to atomer. 

– De fleste kjenner ordet fusjon fra business når to selskaper blir slått sammen, sier hun. Fusjon er det motsatte av fisjon, som er det som skjer i tradisjonelle kjernekraftverk.

Siem forklarer at når to lette grunnstoffer smelter sammen frigjøres det energi. På solen skjer dette hele tiden, og overskuddet av den energien kjenner vi som sollys. 

Er du interessert i forskningsnyheter om realfag og teknologi: Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt

– Solen er en stor fusjonsreaktor. Der om lag 700 millioner tonn hydrogen omdannes til cirka 695 millioner tonn helium per sekund. Solen mister fem millioner tonn masse per sekund som blir omdannet til varme og lys. Fusjon har et kjempepotensial som energikilde, for hydrogen er noe av det som det finnes mest av her på jorden, sier Siem. 

Bombarderer hydrogen med laserstråler

Sunniva Siem. Foto: UiO

Laboratoriet som står for gjennombruddet, er NIF (National Ignition Facility). Siem forteller at NIF har store laboratorier med lasere. For å få nok energi til å gjennomføre en fusjon må flere laserstråler forsterkes og rettes ekstremt nøyaktig mot en liten beholder. Inne i den kan det være deuterium eller tritium. Dette er to varianter av hydrogen som er tyngre enn vanlig hydrogen. 

– Når deuterium eller tritium blir bombardert med laserpulser fra alle kanter blir energitettheten så høy at det dannes et plasma og atomene kan smeltes sammen, og det frigjøres energi som på solen, forklarer Siem. Ifølge nyhetene har NIF fått til dette samtidig som de sitter med et energioverskudd. Dette er en stor milepæl på veien mot å få til et fusjonskraftverk. 

Har vært på NIF-laboratoriet

Siem forteller at hun har vært med på eksperimenter ved NIF-laboratoriet. 

– Dette er grunnforskning, forteller Siem. Vi jobbet med å prøve å forstå vekselvirkninger mellom plasma og atomkjernen.

I forsøket ble Xenon-atomer inkludert i beholderen med tritium og deuterium før den ble bestrålt med laseren og dannet et plasma. Hun forteller at de forsøker å gjøre dette for å få en bedre forståelse av hva som skjer i supernova-eksplosjoner når grunnstoffer blir til. 

Siem og andre forskere ved kjernefysikkgruppen samarbeider med forskere fra Lawrence Livermore National Laboratory, som eier NIF. 

Europeiske eksperimenter er lettere skalerbare

Dagens samfunn skriker etter mer energi, men Siem mener at en fusjonsreaktor vil være et stykke unna, selv med dagens gjennombrudd. 

– Eksperimentene på NIF er vanskelig skalerbart til energiproduksjon i stor skala, så selv om dette er et stort vitenskapelig gjennombrudd, har jeg mer tro på teknologien bak ITER prosjektet, forklarer hun.

ITER-prosjektet er et Europeisk fusjonsforskningsprosjekt. På ITER lager de plasma som holdes på plass av sterke magnetfelter slik at de holder prosessen gående over tid. Da trengs det en del forskning på avanserte materialer som kan bidra til å opprettholde slike magnetfelt. 

– På ITER lager de en mini-sol som skal putre og gå over tid. Dette er lettere å se for seg et slikt kraftverk, enn å skaleres opp frekvensen på NIF bestrålingene til å gi nok energi til et kraftverk, sier Siem.

Fusjonskraftverk er ingen rask energiløsning

– Fusjonsenergi har alltid vært 30 år unna, sier hun. Det var det også da jeg begynte å studere, men nå har det vært noen gjennombrudd. Det virker som at det blir satset mer på fusjon nå, så det kan hende at vi nærmer oss, kanskje om 20 år? Sier Siem.

Ifølge henne er noe av utfordringen ikke bare teknologien og materialene, men også det politiske og samfunnsmessige aspektet ved kjernekraftverk. 

– Det er ingen industri som er så regulert som kjernekraftindustrien. Det er en lang prosess med myndighetene når det kommer til lisensiering, særlig når det er snakk om ny teknologi, mener Siem. Kanskje det vil gå raskere å godkjenne en fusjonsreaktor, ettersom produktet av reaksjonen er helium, som er helt ufarlig.  

Fortsatt behov for vind og sol

Bakken sier at denne nyheten ikke får noen konsekvenser for kraftmarkedet på kort sikt: 

– I et 2030-perspektiv har ikke dette noe å si. Vi får se hva som kommer, men jeg tror at i et 2050-perspektiv kan det være interessant, forteller Bakken. 

Han mener at fusjon først og fremst kan ha et potensiale når det kommer til å erstatte store, sentraliserte kullkraftverk. 

– Det ville være positivt om dette kan bidra til å fase ut fossile energikilder raskere, mener han. 

Samtidig understreker han at denne typen energi er lite egnet for desentralisert kraftproduksjon slik som vind og sol. 

– Fusjonskraftverk er ikke egnet til distribuert produksjon. Produksjon av vind og sol kommer til å være veldig stort i all overskuelig framtid, mener Bakken. Solkraft er også lett å skalere, mens et fusjonskraftverk vil være en extra large-løsning.

Selv om nyheten har et langsiktig perspektiv legger ikke forskerne skjul på at de gjør seg klare for science fiction-teknologien:

– Universitetet i Oslo holder på å bygge opp et nytt studieprogram innen nukleær teknologi for både energi produksjon og medisinske anvendelser, hvor man blant annet kan lære om fusjon, sier Siem. Det er et stort udekket behov for kandidater med nukleær kompetanse, så vi er på jakt etter flere studenter. 

Artikkelen ble oppdatert 20.12.2022.