”Stjärna i burk” ska lösa framtida energiförsörjning

I december möttes forskare i ett av Europas största energiforskningsprojekt på Chalmers, med det gemensamma målet att återskapa solens fusionsenergi på jorden, och i förlängningen hjälpa till att lösa den framtida energiförsörjningen. 
– Fusionsenergi är en form av kärnkraft, men med den skillnaden att den har alla de goda egenskaperna som finns hos vanlig kärnkraft, men ingen av de dåliga, säger Pär Strand, biträdande professor på Chalmers och en av de centrala personerna i projektet Eurofusion. 
Fusionsenergi är enkelt uttryckt den energi som frigörs när lätta atomer förenas och bildar en ny atom genom fusion. Men enkelt att genomföra är det inte! För att åstadkomma fusion behöver nämnda atomer hettas upp till temperaturer på över 100 miljoner grader och kontrolleras under tillräckligt lång tid. Det fungerar i solen där gravitationen håller samman bränslet, men är betydligt svårare att återskapa på jorden, Här hålls istället atomerna i den starkt upphettade gasen – plasmat – på plats inne i reaktorn med hjälp av ett magnetfält. 

– Det har gjorts många olika vägval i fusionsforskningen – när det gäller allt från val av material och form för en reaktor, vilket bränsle man ska använda och så vidare. Men sedan 70-talet finns en tydligt utstakad väg där vi tillsammans arbetar med att utveckla en reaktortyp som kallas Tokamak.  Bränslet är väteisotoperna deuterium och tritium som fusioneras i en torusformad reaktor (som en donut) för att skapa ren energi. 

 Än så länge har vi bara uppnått fusion av plasman i mycket korta intervall, beroende på begränsningar i nuvarande experiment,  men på sikt kan det bli en både ren och i princip självförsörjande energiproduktion. Den kan då ersätta vanlig kärnkraft och vara ett säkert komplement till variabla förnybara energikällor som vind och sol.  

Tre milstolpar: JET, ITER och DEMO
Det stora och gemensamma projektet Eurofusion​ har en finansiering från EU på 100 miljoner Euro årligen och de deltagande länderna förväntas bidra med nästan lika mycket. Utvecklingen har tre stora milstolpar, centrerade kring de tre gemensamma reaktorerna. 
  • JET – the Joint European Torus – togs i bruk redan 1983 och är den enda tokamaken i världen där fusion av deuterium och tritium har genomförts. Försöken med JET på 90-talet visade att den tänkta fusionsprocessen fungerar. 
  • ITER – betyder ”vägen” på latin – är i en större skala och ska när den är färdigbyggd 2025 visa att fusion är en trovärdig framtida energikälla. 
  • DEMO – är sist i raden av planerade forskningsreaktioner. DEMO ska anslutas till elnätet och bevisa att fusionsenergi i sådana mängder att det även är kommersiellt gångbart. Ska stå klar 2050.
Även om Pär Strand har bevittnat många uppskjutna tidsplaner och målsättningar under sin karriär är han övertygad om att Eurofusions långsiktiga satsning och tydliga färdplan kommer att bära frukt. 

– Det är lätt att bli otålig men vi måste ta ett steg i taget. JET har visat att vi förstår plasmafysiken och kan konstruera en reaktor. Jag är övertygad om att ITER kommer att fungera som vi har tänkt oss och både ge ett nettoutbyte av el (för 50MW som går in i ITER ska 500MW kunna plockas ut) och ge svar på en del återstående frågor. ITER kommer också att ge svar på en del frågetecken som finns idag kring hur den ännu större DEMO ska konstrueras. 

– Samtidigt går delar av utvecklingen fort. Under de åren sedan ITER började byggas har stora framsteg gjorts, till exempel har kapaciteten tredubblats för de magnetfält som ska hålla plasman på plats. Det bådar gott för DEMO, även om en reaktors effektivitet inte enbart beror på magnetfältets kapacitet.

Chalmers ett av 150 inblandade lärosäten
150 lärosäten och industrier är involverade i delprojekt med olika inriktningar och i centrum står ITER och det gemensamma målet att uppnå storskalig fusionsenergi. Dels pågår mer praktiskt inriktat arbete med att arbeta med och bygga reaktorer samt testa material och komponenter. Dels pågår mer teoretisk forskning – modellering och simulering av fusionsprocessen – något som blivit Chalmers specialitet. 

Mötet i december handlar om strategiska forskningsval och detaljbudget för de närmaste åren. På lite längre sikt hoppas Pär Strand hoppas också få möjlighet att stärka Chalmers roll och den specialistkompetens som finns här idag ytterligare framöver. 

– Även om vi kanske inte en så stor spelare i Eurofusion om man räknar till antal forskare, leder vi arbetet inom våra fält och jag hoppas att vi kan bilda ett teori- och modelleringscentrum för projektet här. Det skulle ge oss bättre möjligheter att stärka och säkra upp kompetens på Chalmers för lång tid framöver, så att vi kan fortsätta att spela en viktig roll inom Europas fusionsenergiforskning framöver. 

Text: Christian Löwhagen
Foto och video ovan: Eurofusion. 

Publicerad: to 20 dec 2018. Ändrad: ti 08 jan 2019