Vägen mot fusionskraft allt rakare

Toppresultatet sattes vid den europeiska fusionsanläggningen JET (Joint European Torus) i brittiska Oxford. Under fem sekunder lyckades forskarna under fusion producera 59 megajoule värmeenergi.

Det är mer än dubbelt så mycket som vid liknande test 1997. Energimängden är kanske inte så imponerade – det räcker för att koka upp vatten i 60 kastruller.

– Men vad JET ger oss nu är förutsättningar att titta på plasmat under reaktorlika förhållanden som vi inte haft möjligheter till tidigare, förutom experimentet för 25 år sedan, säger Pär Strand som är biträdande professor och den som leder arbetet med fusionsforskning på Chalmers.

Fossilfri energi

Pär Strand beskriver det som en trestegsraket för fusionskraft att bli en ny fossilfri energikälla.

Först ut var fusionsreaktorn JET, som byggts om de senaste 15 åren för att bli mer lik nästa steg, den nästan färdigbyggda testreaktorn ITER i Sydfrankrike.

Det tredje steget är en demonstrationsreaktor som planeras stå klar 2050. Det blir ingen fullskalig fungerande reaktor, men den ska ge energiöverskott i form av elektricitet.

– Rönen från JET validerar vad vi lärt oss och de teoretiska modeller vi byggt upp, och är en väldigt starkt drivfjäder för att ITER är på rätt väg, säger Pär Strand.

– Utmaningarna ligger i att kunna bygga en ekonomisk reaktor och materialen. Plasmat i sig har vi hyfsad kontroll på.

Som en minisol

Plasmat, den upphettade gasen, kan beskrivas som en minisol.

– Det är en hyfsat bra liknelse. Fusion är samma process som finns i solen och solen bränner väte till helium, säger Pär Strand.

I processen slås deuterium (tungt väte) och tritium (supertungt väte) samman under enormt höga temperaturer vilket resulterar i neutroner och helium som ger ett överskott av energi, förklarar han.

Modellen för fusionsenergi är alltså solen. För att åstadkomma fusion på jorden behöver atomerna hettas upp till temperaturer på över 100 miljoner grader och kontrolleras under tillräckligt lång tid.

Eftersom inget material tål sådana temperaturer används magnetfält för att hålla plasmat på plats i reaktorn.

Enorm potential

Tekniken har utvecklats under lång tid och är redo att skalas upp för att skapa ren energi i stor omfattning.

Det första plasmat beräknas vara experimentklart i ITER 2025. Runt 2035 hoppas forskarna på nettoproduktion – mer energi ut än in – i fullskaliga experiment med en väsentligt större maskin än i JET och med nya upphettningsmetoder.

Man går från kopparspolar i JET till supraledande i ITER vilket medger längre tider och mycket större volym. Vid det aktuella experimentet användes 0,17 milligram bränsle för att skapa 59 megajoule energi. För att generera samma mängd energi (1,06 kilo naturgas eller 3,9 kilo brunkol) skulle det krävas tio miljoner gånger mer fossila bränslen.

– Om ITER fungerar som den ska kommer alla att vilja hoppa på tåget mot demonstrationsreaktorn. Så ITER är "make or break" (bära eller brista) runt 2035, säger Pär Strand.

Och sedan i bästa fall en klar reaktor kring 2050.

Alltid om 30 år. . .

Det är lätt att få känslan att forskarna länge har sagt att visionen om fusionsenergi i drift kan uppfyllas om sisådär 30 år – egentligen oavsett när profetian uttalats.

Att målet inte nåtts än beror enligt Pär Strand på stora resurs- och tidskrav, krävande storskaliga experiment, väldiga investeringar och att många länder är inblandade.

– Det här är en av de största tekniska utmaningarna som mänskligheten ställts inför. Så det tar tid.

– Det är en fantastisk teknologi som är välkommen oavsett när den kommer. Vi behöver nya rena energislag, säger han.

JET-experimentet har lett forskningen ett steg närmare fusionskraft, enligt anläggningens forskningschef Joe Milnes.

– Vi har visat att vi kan skapa en ministjärna inne i vår maskin, hålla den i fem sekunder och få ut hög prestanda, vilket verkligen tar oss in på nytt territorium, säger han till BBC.