Nettovinst av energi från fusion – ”Det här är det stora genombrottet”

Den 5 december förra året inträffade en historisk händelse. Forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory lyckades genomföra en process som gäckat andra forskare i årtionden. För första gången kunde man åstadkomma en kärnfusion som producerade mer energi än den mängd som krävdes för att upprätthålla processen.

Forskarlaget vid Lawrence Livermore lyckades återskapa resultaten från experimentet i december i ett andra försök som genomfördes den 30 juli i år.

Constantin Häfner, chef för expertkommittén och Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT Aachen, har arbetat med fusionsteknik i många år och beskriver resultaten från experimenten vid Lawrence Livermore som ”banbrytande”.

– Teamet har för första gången kunnat presentera konkreta vetenskapliga bevis för fusionsenergin. Det här har aldrig tidigare gjorts i ett laboratorium. Det visar att de modeller och förutsägelser som fysikerna har utvecklat är korrekta. Det här är det stora genombrottet.

Nettovinst av energi är målet

Jämfört med fission – som innebär klyvning av tunga atomkärnor av uran eller plutonium och som är grunden för dagens kärnkraft – har forskare under många år kämpat för att skapa en fungerande fusionsprocess.

Den utmaning som forskarna vid Lawrence Livermore till slut lyckades lösa var denna: att producera nettotillskott av energi. Tekniken och processen för fusion har funnits länge. Om man låter man lätta atomkärnor, till exempel väte, smälta samman (fusionera) frigörs enorma mängder energi.

Låter det lätt? Det är det inte. Enkelt uttryckt bygger fusion på samma process som sker inne i solen och andra stjärnor. Det krävs alltså extrem värme och högt tryck. För att återskapa en sådan miljö har man bland annat använt kraftfulla lasrar som kräver stora mängder energi – fram tills nu mer energi än vad som frigjorts vid fusionen. I experimenten vid Lawrence Livermore lyckades forskarna till slut producera en nettovinst av energi: 3,15 megajoule frigjordes vid fusionen medan lasern krävde 2,0 megajoule. 

Billigare med lättare atomkärnor

 En av fördelarna med fusion jämfört med fission är att de atomer som används är lättare och mer lättillgängliga – det är definitivt lättare att arbeta med väte än med uran. Även om kärnfusion kräver förhållanden som är svåra att åstadkomma, kan det vara billigare än fission när det gäller kostnaderna för säkerhet.

– Det är färre risker med fusion, vilket innebär att kostnaderna blir lägre, säger Häfner. Det krävs förmodligen mindre statlig reglering också. I vissa länder, som till exempel USA, har man redan ändrat regelverken. Där har man tagit hänsyn till att fusionsprocessen inte medför lika stora risker som vid fission och därför valt att hantera den annorlunda. Jag tror att detta kan göra att det bli mer attraktivt för branschen att investera i fusionsteknik och fusionskraftverk. Men det är fortfarande långt kvar. Ta mitt svar mer som en vision för framtiden än som vedertagen kunskap. Allt beror på hur vi utformar ramverken för reglering och tillståndsgivning. 

Storskalig drift kan vara möjlig inom 25 år

Om allt faller på plats – finansiering, lagar och regler, teknik och ingenjörskonst – finns oerhört mycket att vinna. Fusionskraft skulle snabbt kunna göra hela energisystemet fossilfritt. Dessutom menar Häfner att det skulle vara fullt möjligt att skala upp produktionen och skapa fungerande fusionskraftverk. Dock skulle det kräva betydande ansträngningar.  

– Det finns tre viktiga steg när det handlar om att utvinna el och energi från fusionsanläggningar. Det första är det vetenskapliga: att man måste skapa ett plasma som genererar mer energi än vad som krävs för att ta fram det. Sedan har vi det tekniska: att man ska ta hänsyn till förluster i andra delar av processen, som till exempel energiomvandling. Till sist har vi det ekonomiska: att man måste kunna sälja energin på marknaden till ett konkurrenskraftigt pris jämfört med andra energikällor. 

Det har varit en lång och krokig väg mot det ”break-even” i energimängd som uppnåddes i början av december förra året och nu ännu en gång i juli. Trots de många bakslagen är Häfner nu än mer positiv till de framtida möjligheterna för storskalig fusionskraft. Han menar att det skulle kunna bli verklighet redan om 25-30 år, i bästa fall.

– Det handlar om investeringar och tillgång till kompetens. Jag tror att det som krävs är ett innovationssystem för fusionsenergi. Om regeringarna satsar på det – tillhandahåller det regelverk som behövs, främjar ny teknik och säkrar långsiktig finansiering – då kan vi nå dit relativt snabbt. Vi behöver kanske ytterligare 10 till 15 år av teknisk utveckling och ungefär lika lång tid för att bygga upp och testa en prototypanläggning.