Fusion er på en måde det stik modsatte af det, vi normalt forbinder med kernekraft. I et almindeligt kernekraftværk spalter man atomkerner i en proces, der hedder fission. Det frigiver enorme mængder energi.
I et fusionskraftværk får man atomerne til at smelte sammen. Det giver energi, når lette atomkerner smelter sammen til tungere. Fx kan man få to særlige former af brint til at smelte sammen til en heliumatomkerne. Man kalder processen en fusion, og det frigiver store mængder energi. Stjernernes og solens energi dannes ved fusion.
De to former for brint, som man bruger i fusion, hedder deuterium og tritium. En almindelig brintatomkerne består kun af en proton. Men deuterium består af en proton plus en neutron. Derfor hedder det også tungt brint. Og tritium består af en proton og to neutroner. Derfor hedder det også ekstra tungt brint. Deuterium findes naturligt på jorden og kan blandt andet udvindes af vand. Tritium findes til gengæld kun i ganske små mængder i naturen. Men tritium kan fremstilles ud fra grundstoffet litium ved at beskyde litium med neutroner.
Fusionsenergi er stadig fremtidsmusik og noget, der især foregår på tegnebordet i blandt andet EU. Men det er allerede lykkedes at producere 16 MW fusionsenergi i nogle få sekunder. Der er dog stadig lang tid til, at der står et stort fusionskraftværk. Det ligger sikkert mindst 50 år ude frem i tiden. Der er mange tekniske vanskeligheder, der skal løses først. Og det vil koste milliarder af kroner.
Hvis det lykkes at udvikle fusionsanlæg, så er der til gengæld udsigt til at skabe en energiform med mange fordele. En dansker vil for eksempel kunne få dækket et helt livs elforbrug med omkring 25 gram af stoffet litium og 215 liter vand. Affaldsproduktet er 2 kg helium, og det kan man bruge i både balloner og i industrien.
Fusionsenergi kan typisk bruges til at producere elektricitet. Men man kan også bruge spildvarmen til fjernvarmeanlæg, ligesom kraftværker i dag også både producerer elektricitet og varme.
Fusionsenergi opstår ved kerneprocesser. Derfor dannes der også radioaktivitet. Men problemerne er alligevel helt anderledes end ved almindelig kernekraft. Der produceres fx ikke højradioaktivt affald som på et almindeligt kernekraftværk: radioaktiviteten af en udtjent fusionskraftværk er nede på et uskadeligt niveau efter omkring 50 år, fordi tritinums halveringstid er på kun 12,3 år. Til gengæld bliver selve anlægget radioaktivt, når det er i drift. Det sker på følgende måde:
I solen foregår der fusion af brintatomer hele tiden og helt af sig selv. Det er dels fordi, der er masser af brintatomer og dels på grund af et enormt tryk og en ekstrem høj temperatur. Nemlig 15 mio. ˚C.
Det er noget sværere at skabe fusion her på jorden. Brintkernerne er nemlig positivt ladede. Det betyder, at de vil frastøde hinanden, lidt ligesom når man forsøger at holde de positive poler fra to magneter tæt på hinanden. Her på jorden kan vi ikke skabe et tryk, der er lige stort som i solen. Men man kan øge temperaturen fra de 15 mio. ˚C til over 100 mio. ˚C. Man mener, at den optimale temperatur ligger helt oppe på omkring 200 mio. ˚C – altså mere end 10 gange så varmt som inde i solens centrum. Det giver en kraftig fusion, som kan bruges som energikilde.
Når man varmer deuterium og tritium op til over 100 mio. ˚C, river elektronerne sig løs. Men kernerne holder stadig sammen. Denne substans kalder man for plasma. I plasmaet begynder deuterium og tritium at fusionere. Der dannes en heliumkerne og en løs neutron samtidig med, at der skabes en masse energi.
Der er masser af deuterium i verden, da det findes i havvand. I en liter havvand er der 33 mg deuterium. Tritium kan dannes ud fra stoffet lithium. Det er der også rigeligt af – nok til mia. af år.
Det siger næsten sig selv, at et plasma på omkring 200 mio. ˚C ikke er så nemt at håndtere. Men fordi det er elektrisk ledende, så kan det blive holdt ’spærret inde’ af nogle meget kraftige magnetfelter.
ITER betyder ’vejen’ på latin. Det er også navnet på et internationalt forskningsprojekt, hvor flere tusinde forskere fra hele verden arbejder sammen om at komme videre med at udvikle fusionsenergi. Indtil videre har de designet det, de kalder en ITER-tokamak, som er en slags prototype på et fusionskraftværk. ITER-reaktoren skal bygges i Cadarache i det sydlige Frankrig. Der er også danske forskere med i ITER-projektet.
Kilde:
SEAS-NVE
Forfatter:
SEAS-NVE
Fusionsenergi-ordbog
Kernekraft
ITER
Nyt superstål i fusionskraftværker
»Klima i Gymnasiet - om Naturvidenskab
