Om 30 år får vi fusjonsenergi, sies det hele tiden – dette mener ekspertene nå

Det høres smart ut. La to hydrogenkjerner smelte sammen til én heliumkjerne, og bruk overskuddsvarmen til å produsere strøm. Dette har kloke hoder tenkt – og forutsagt – i lang tid.

Det virker som fusjonsenergi alltid er 20–30 år unna å lykkes. Og den følelsen er ikke helt feil. Ser man på hva som har blitt sagt om fusjon fra 1950-tallet til i dag, stemmer det faktisk ganske godt, som du kan se her:

Ikke alle spådommene handler om et kraftverk koblet til strømnettet, men i hvert fall om vedvarende fusjon som produserer mer energi enn den bruker. Og dit har vi – til tross for optimismen – ennå ikke kommet.

Det er litt som å spå verdens undergang. Hvis man gjør det mange ganger på rad, og den forventede tilbakekomsten av gudene ikke finner sted, kan man begynne å stille spørsmål ved spådommenes troverdighet.

Økte investeringer

Dagens teknologi kan bare opprettholde fusjon i en reaktor i rundt fem sekunder. I det perspektivet ser det ikke særlig lovende ut. Men kanskje har det skjedd noe de siste årene som gir optimistene medvind.

Det mener i hvert fall Søren Bang Korsholm, som har arbeidet med fusjon gjennom hele karrieren. Han er seniorforsker ved Danmarks Tekniske Universitets (DTU) avdeling for plasma og fusjon, og han peker på at den markante økningen i investeringer og kompetanse de siste årene gjør spådommen mer realistisk enn tidligere.

– Det er en mulighet for at spådommen denne gangen faktisk stemmer – kanskje er den til og med kommet nærmere. Jeg vil likevel si at sannsynligheten for fusjon ligger mer i 2040-årene.

Det kan være et demonstrasjonsanlegg eller et faktisk kraftverk koblet til strømnettet, men uansett noe som kontinuerlig leverer et netto energioverskudd.

– Uvitenskapelig

Blant de mange entusiastiske artiklene om fusjon i mediene er det sjelden mange kritiske stemmer som slipper til. Men de finnes.

En av dem er fysikeren Michael Dittmar, som har en fortid ved CMS-eksperimentet på Large Hadron Collider (LHC) ved forskningsinstituttet Cern og ved universitetet ETH Zürich.

Han sier til teknologinettstedet Ingeniøren:

– Å si «30 år» uten å forklare problemene, er fullstendig uvitenskapelig. Det finnes fire–fem store problemer, og akkurat nå har vi absolutt ingen anelse om hvordan vi skal løse noen av dem.

En annen kritiker er Michel Claessens. Han er tidligere kommunikasjonssjef for det internasjonale fusjonseksperimentet Iter. I 2015 forlot han Iter, og noen mener at han ble sagt opp på grunn av sin kritikk av prosjektet. Selv sier han til Ingeniøren:

– Jeg har aldri fått noen forklaring. Så det vet jeg ikke.

Men han kom flere ganger på kant med ledelsen i Iter.

– Jeg hadde sammenstøt og konflikter med ledelsen da jeg sa at vi måtte være ærlige, fordi det er offentlige midler vi forvalter og offentligheten fortjener åpenhet. Det er greit å si: «Vi håper det vil fungere om 25 år», men det har vi sagt i 50 år nå. Den gjentakelsen skader troverdigheten.

Mange uløste problemer

Vanlig hydrogen består av ett enkelt proton i kjernen. Fusjonsreaktorer bruker tritium som brensel, og det er hydrogen i en versjon med ett proton og to ekstra nøytroner.

Deuterium er hydrogen med ett proton og ett ekstra nøytron, og det kan utvinnes fra sjøvann, mens tritium så å si ikke finnes på jorden. Derfor må et fusjonskraftverk selv produsere sitt tritium ut fra deuterium.

Omformingen av deuterium til tritium kaller forskerne «breeding», og uten å gå for mye i detalj skal det skje ved hjelp av et såkalt «tritiumteppe», der grunnstoffet litium brukes til å skape det nødvendige tritiumet inne i selve reaktoren.

Korsholm fra DTU forklarer:

– Det er en av de gjenstående utfordringene, siden vi ennå ikke har demonstrert breeding i stor skala. Det skyldes at vi ikke har hatt maskiner der det har vært mulig.

De eksisterende maskinene kan ikke produsere nøytroner i det omfanget som kreves. Den internasjonale forsøksreaktoren Iter blir trolig den første maskinen i Europa der man kan demonstrere dette, mener Korsholm. I Kina og andre steder arbeides det også med problemstillingen.

Men ifølge Dittmar fungerer tilnærmingen ikke engang i ideelle datamodeller.

– Hvis det ikke fungerer i simuleringer, kan det heller ikke fungere i virkeligheten.

Claessens sier om problemet: – Vi har ikke bevist det ennå. Så foreløpig er det et stort spørsmålstegn.

Nøytroner i tanken

Blant andre uløste problemer i fusjonsdrømmen er nøytronstrålingen, som bombarderer omgivelsene inne i reaktortanken.

Det ligger utenfor DTU-forsker Korsholms fagområde, så han uttaler seg med forbehold. Han sier likevel:

– Energirike nøytroner kan være en utfordring for materialer. Men selve reaktortanken er jeg ikke umiddelbart bekymret for, og jeg har heller ikke hørt at man i fusjonssammenheng er spesielt bekymret for den.

Han mener at man kan utstyre en reaktor med et indre lag som er over en meter tykt. Det vil beskytte reaktortanken mot nøytronbombardementet. Korsholm mener også at reaktoren kan bygges i moduler som kan byttes ut over tid.

Den vurderingen avvises av Cern-fysikeren Dittmar. Han sier:

– Nøytroner fra fusjonsreaksjonen kolliderer med stålveggene og endrer krystallstrukturen. Atomene i metallet omdannes til andre grunnstoffer, noe som ødelegger materialets integritet og gjør det radioaktivt.

Skadevirkningen er minst hundre ganger større enn i vanlige fisjonsreaktorer – også kjent som dagens konvensjonelle atomkraft.

– Det betyr at reaktorbeholderens levetid vil være ekstremt kort – og man kan ikke bytte ut ståltanken når den først er blitt bestrålt.

Selv dagens vanlige atomkraftverk tas ut av drift etter 35 til 40 år. For fusjon vil skadene være langt verre, ifølge Dittmar.

Den tidligere Iter-talspersonen Claessen er mer positivt innstilt – til en viss grad. Men kanskje vil drømmen om fusjon ta 100 eller til og med 300 år?

– Vi må være ærlige: Det kan godt stemme. Kanskje 30 år, kanskje 50, kanskje lenger. Det har vært vellykkede eksperimentelle resultater – men vi er fortsatt svært langt unna kommersiell fusjon.

Artikkelen ble først publisert på Ingeniøren for deres abonnenter. Den er tilgjengelig for TUs abonnenter gjennom vår samarbeidsavtale.