12/12 2017

Fusionskraft

Fusionskraftverk skulle hypotetiskt kunna ersätta dagens kärnkraftverk. Fusionsenergi är energi som frigörs vid sammanslagning av lätta atomer och är solens energiprocess. Fusionskraft är ren, ofarlig och fri från koldioxidfri. Fusion är mycket säkrare än fission vilket är klyvning av tunga atomer som dagens kärnkraftverk bygger på. Skulle något gå fel i en fissionsreaktor avstannar processen och det blir kallt. En kärnkraftsolycka som Tjernobyl skulle aldrig kunna hända. Processen lämnar heller inte ifrån sig lika starka radioaktiva ämnen som kärnkraften gör. Bränslet i fusionsreaktorn väger inte mer än ett frimärke och den ena råvaran kommer från vanligt havsvatten. I havsvattnet finns nämligen molekyler av tungt vatten vilket är vanligt vatten där väteatomerna består av ämnet deuterium. I det vanliga vattnet finns tungt vatten där ämnet tritium även ingår. Det är dessa två ämnen, deuterium och tritium, som man vill åstadkomma fusion med genom att upphetta atomerna till extrema temperaturer. Tritium är dock svagt radioaktivt och utvinns inte från havsvatten som deuterium gör. Tritium fås antingen från reaktorer av tungvattentyp eller genom att tillverka eget tritium i fusionsreaktorn med hjälp av litium.

Utmaningar

För att få atomerna att slås ihop krävs högt tryck och extremt höga temperaturer och det är vad som är det största hindret. Temperaturerna som krävs är nämligen så pass höga som 150 miljoner grader. Fusionsreaktorer utvecklas på försök men förutom de extrema temperaturer som krävs så ställer även skenande elektroner till det. Elektronerna kan plötsligt accelerera till så höga hastigheter att de kan slå sönder väggen i rektorn. Problemet kan lösas genom att bromsa upp de skenande elektronerna med hjälp av gas som neon eller argon. De skenande elektronerna får då motstånd på grund av den kraftiga laddningen i jonernas kärnor och hastigheten på elektronerna blir kontrollerbar. Ännu ett problem med de försök som gjorts är att man har blivit tvungen att tillföra mer energi till processen än man kunnat utvinna från den.

ITER

I Frankrike byggs just nu ITER, en internationell försöksreaktor som ska stå klar år 2019. ITER står för International Thermonuclear Experiment Reactor. Redan 1985 började man diskutera byggnationen av ITER genom ett internationellt samarbete. Japan, Ryssland, Kina, Indien, USA, Sydkorea och EU är de länder som projekterat ITER men det internationella samarbetet innefattar 35 olika länder.  Reaktorn kommer bli en 24 meter hög och 30 meter bred cylinderformad tokamak. En tokamak är en specialkonstruktion som använder ett kraftfullt magnetfält för inneslutning av plasma. Reaktorn kommer injicera deuterium och tritium och hettas upp till 150 miljoner grader med hjälp av en mikrovågsgenerator och en radiofrekvensgenerator. Reaktorn beräknas kunna leverera 10 gånger så mycket energi som tillsätts, något som man inte kunnat göra i någon annan fusionsreaktor. ITER planeras att vara försöksreaktor i 20 år för att sedan ersättas av fusionsreaktorn Demo. Demo är bara ett projekt på papper än så länge men beräknas vara klar för drift någonstans på 2040-talet. Beroende på hur det går med ITER kommer mer information om DEMOs framtid komma, men förhoppningen de bakom projektet har är att DEMO ska kunna leverera el ut på elnätet.

ITER