Gå till innehållet. Gå till navigation

Miljöportalen

Sektioner
Stjärna

Stjärnornas energi

Fusion är energikällan i alla stjärnor och därmed vår egen sol. Det finns redan 10^22 eller 10 000 000 000 000 000 000 000 fusionsreaktorer i universum – en i varje stjärna. Om vi bara lär oss att utnyttja fusion så får vi tillgång till en i det närmaste oändlig energikälla.

Fusion bygger precis som kärnkraft på en kärnreaktion, men här utvinns energin på motsatt sätt. I fusion avges energi när två lätta atomkärnor fusionerar – smälter samman till en större. Solens lyskraft och värme bygger på att atomkärnor kolliderar i hög hastighet och smälter samman. Atomkärnorna består av tunga varianter av det enkla grundämnet väte: deuterium och tritium.

Stora mängder energi utvecklas i reaktionen, och den enda restprodukten är helium, en stabil och helt ofarlig ädelgas, som redan finns i vår luft. Helium är mer stabilt än vad deuterium och tritium är, och det behövs därför mindre energi för att hålla samman en heliumatom än att hålla samman deuterium- och tritiumatomer. Energin som blir över är den som utvinns i en fusionsreaktor.

Vad som är svårt när man ska kopiera solens energiprocesser till jorden är att komma upp till tillräckligt hög temperatur. För att fusion ska kunna uppstå krävs att gas övergår till plasma. Därefter måste partiklarna tvingas samman. När två positivt laddade partiklar närmas så stöter de bort varandra. Det behövs en väldigt stor hastighet för att de ska smälta samman. Väldigt hög hastighet innebär väldigt hög temperatur.

I solen räcker det med en temperatur på mellan tio och femton miljoner grader Celsius för att den jättelika fusionsreaktorn ska hållas igång. På jorden måste det bli åtminstone hundra miljoner grader, eftersom gravitationen är så mycket mindre. Solens gravitation hjälper också till att hålla plasman på plats – på jorden krävs istället en rejäl inneslutning med starka magnetfält.

Det går åt mycket energi för att uppnå dessa höga temperaturer och starka magnetfält. Än så länge får man ut mindre energi av en fusionsreaktor än vad man tillför, eftersom man inte lyckas ta tillvara all värme och omvandla den till el. Rekordet ligger än så länge på 70 procents energiutbyte, men man strävar förstås efter att få ut mer energi än vad som går åt för att driva processen.

Utvecklingen går åt rätt håll, och jämfört med datorindustrin där processorernas kapacitet fördubblas var artonde månad, har fusionsforskningen visat väl så goda framsteg. Om 40–50 år tror Tünde Fülöp, biträdande professor i fysik på Chalmers, att fusion kommer att vara ekonomiskt lönsamt.

– Det behövs och kommer ske men det tar för lång tid för att politikerna ska ta det på allvar.

Fusion utvecklar stora mängder energi, och ett fusionskraftverk skulle kunna försörja en medelstor svensk stad med elenergi. Ju större reaktor desto bättre möjligheter att uppnå lönsamhet.

Tanka vatten

Bränslet är vanligt vatten. Eller snarare två former av väte, deuterium och tritium, som finns i vanligt vatten. De två lätta atomkärnorna tvingas att smälta samman. En heliummolekyl bildas, en snabb neutron blir över, och en massa energi frigörs. Deuterium och tritium är mest sannolika som bränslen, eftersom andra atomkärnor kräver högre temperaturer för att fusionera. Restprodukten helium bidrar inte till växthuseffekten och påverkar inte heller ozonskiktet.

Någon härdsmälta kan inte inträffa genom fusion. Processen stannar av sig själv så fort man inte längre tillför något nytt bränsle eller energi. Den enda risken är att själva kapseln själv blir radioaktiv under processen, till följd av den intensiva neutronbeskjutningen. Men det är en radioaktivitet som klingar av betydligt snabbare än det utbrända kärnbränslets radioaktivitet. Halveringstiden är mellan 50 och 100 år, och det från en redan ganska låg nivå.

Än så länge har bara fusionsreaktorer byggts i form av försöksanläggningar. I Europa finns flera stycken reaktorer. Den största i England, men även Tyskland och Frankrike har framgångsrika tokamak-experiment. I Stockholm finns en annan typ av fusionsreaktor.

På 80-talet kom Sovjetunionens president Michail Gorbatjov och Ronald Reagan överens om ett samarbetsprojekt om fusion, att bygga ett nytt fusionskraftverk, ITER. Under de senaste åren har ITER kommit närmare att bli verklighet, och det har tillkommit nya länder som vill vara med. ITER-parterna idag är EU, Japan, Ryska Federationen, USA, Indien, Kina och Sydkorea. Reaktorn ska ligga i Cadarache (södra Frankrike), byggandet beräknas vara klart 2019 och budgeten ligger på 10 miljarder euro.

Intervju med Tünde Fülöp, biträdande professor vid Forskargruppen nukleär teknik, Institutionen för teknisk fysik, Chalmers tekniska högskola.

Tünde Fülöp, Chalmers tekniska högskola

Foto: Kungliga Vetenskapsakademin
Text: Malin Wahlstedt

Publicerad: 2004-01-05
Senast uppdaterad: 2010-04-29

Navigering