Fire bud på fremtidens grønne fusionsenergi

Fusion kan levere uendelige mængder af ren energi – i teorien. Flere forskningsprojekter konkurrerer om at gøre drømmen til virkelighed, og måske er det første energioverskud kun få år ude i fremtiden.

ITER

Beskydning med laser giver energigevinst

Ved laserfusion presses brint så voldsomt sammen med laserstråler, at brintatomerne fusionerer til helium.

Laserlyset passerer gennem kraftige forstærkere, som forøger dets energi, inden lyset skydes ind i brinten.

© LLNL

I 2014 lynede 192 kraftige lasere på fusionsanlægget NIF. Strålerne blev sendt ind i en guldbeholder, hvor en pille med tung brint og supertung brint var anbragt i midten. Da lyset bombarderede pillen, blev brintatomerne presset så tæt sammen, at de fusionerede til helium.

Fusionsprocesserne udløste halvanden gang mere energi, end laserne pumpede ind i brintpillen, og skabte for første gang et energioverskud af brændstoffet.

Nye forsøg har øget overskuddet til fem gange den tilførte energi, men samlet set er der stadig et energiunderskud, fordi anlægget bruger næsten hundrede gange mere energi på at tænde laserne.

Forvredne magneter holder brændstoffet fanget

I den tyske fusionsreaktor er magneterne skæve for at skabe et helt jævnt magnetfelt rundt om brændstoffet. Wendelstein 7-X har sat flere rekorder.

Reaktorens sære form skyldes de skæve magneter, der kan holde det varme plasma fanget i længere tid.

© Volker Steger/Science Photo Library

I en fusionsreaktor varmes brinten op til mindst 100 millioner grader, hvor den er et elektrisk ledende plasma. For at undgå, at brændstoffet rører reaktorvæggene og nedkøles, så fusionen går i stå, bliver det holdt fanget af et magnetfelt.

Wendelstein 7-X-reaktoren har holdt brintplasmaet fanget i 100 sekunder, hvad der er rekord for reaktortypen. Reaktoren er den største af den type, der kaldes en stellarator. Her er magnetringene rundt om reaktoren vredet i skæve former for at gøre magnetfeltet så ensartet som muligt.

De tyske fysikeres mål er at holde fusionsbrændstoffet fanget i en halv time ad gangen. Forsøgsreaktoren har allerede sat en anden rekord: den højeste energi­tæthed i et fusionsplasma med knap en trilliard partikler pr. kubikmeter.

Reaktor fyldes med kraftigt brændstof

I 2020 løber der rigtigt kraftværksbrændstof ind i verdens største fusionsr­eaktor, JET. Reaktoren satte allerede i 1997 en rekord, der stadig holder.

JET-reaktoren skal udføre forsøg med supertung brint som fusionsbrændstof.

© EFDA-JET/SCIENCE PHOTO LIBRARY

I 1997 producerede verdens største fusionsreaktor, JET, 16 megawatt energi med et brændstof af tung brint og supertung brint – den blanding, der skal bruges i rigtige fusionskraftværker i fremtiden.

Normalt bruger forsøgsreaktorer kun tung brint, fordi brændstof med 50 procent supertung brint udsender 60-90 gange flere neutroner. Det gør reaktoren radioaktiv, så forskerne ikke længere kan komme ind i den og foretage ændringer.

Forsøgene på JET var da også kortvarige, men satte alligevel den rekord i fusions­energi­produktion, der stadig står: et udbytte på 16 MW i ét sekund med et forbrug på 24 MW til opvarmning.

I efteråret 2020 gennemfører JET-forskerne igen eksperimenter med kraftværksbrændstof af tung brint og supertung brint i den nu aldrende reaktor. Målet er at opretholde en energiproduktion på 10-15 MW i fem sekunder ad gangen.

Ny reaktor skal give overskud af energi

I 2035 starter den gigantiske reaktor ITER forsøg, der for første gang nogensinde skal starte en selvkørende fusion.

Et 30 m højt betonskjold skal omkranse ITER’s reaktorring, der får en diameter på 19,4 m.

© ITER

Når ITER fra 2025 starter de første forsøg med et brændsel af tung brint, står flere af fusionsforskningens rekorder for fald.

Brændstoffet skal opvarmes til 150-200 mio. grader og slå den hidtidige rekord på 140 mio. grader. Desuden skal plasmaet fastholdes i det magnetiske bur i otte minutter ad gangen – den nuværende rekord er på seks et halvt minut.

De første ti års forsøg skal gennemteste ITER, så alt er klar til eksperimenterne med rigtigt kraftværksbrændsel af både tung og supertung brint fra 2035. Her får de heliumkerner, som dannes ved brint-fusionerne, mere energi.

De ekstremt varme heliumkerner brager ind i plasmaets brintkerner, opvarmer dem og udløser flere fusioner, som igen skaber flere heliumkerner. På den måde antændes plasmaet, så fusionerne kører videre af sig selv i op til en time ad gangen og leverer mere energi, end der blev brugt til at starte processen.

Læs også:

Energi

Havvand er fremtidens brændstof

8 minutter
Solceller

Solcelleanlæg skal oplade 1,1 mio. batterier

1 minut
Atomkraft

Verdens mest sikre atomkraftværk

0 minutter

Log ind

Fejl: Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!