Jakter på en uendelig energikilde

Det høres kanskje for godt ut til å være sant, men lykkes professor Odd Erik Garcia og hans kollegaer med å skape fusjonsenergi, er fremtidens energiutfordringer løst.

I en verden som er på leting etter bærekraftige energiløsninger, har fusjonsenergi lenge vært sett på som den hellige gral – en kraftkilde som kan gi ubegrenset energi uten radioaktivt avfall eller klimautslipp. Det er sannsynlig i en ikke altfor fjern fremtid, mener Odd Erik Garcia ved UiT Norges arktiske universitet.  
   – Hvis vi lykkes med fusjonsenergi, har vi i praksis løst menneskehetens energiproblem for all fremtid, sier Garcia.
Men hvorfor har det tatt så lang tid å realisere fusjonskraftverk når vi allerede har brukt fusjon til å lage hydrogenbomber? Hva er de teknologiske barrierene? Og hvorfor står Norge på sidelinjen i dette internasjonale kappløpet? For å forstå fusjonsenergi, må vi først se til solen.
   – Fusjon er den prosessen som gir energi til alle stjernene i universet, inkludert vår egen sol, forklarer Garcia. 
   – To lette hydrogenkjerner smelter sammen til helium og frigjør store mengder energi, forklarer Garcia. 
   – Dette skjer under så høye temperaturer at hydrogenet opptrer i plasmatilstanden, der atomkjernene ikke lenger er omgitt av elektroner. Og i Norge har vi lang erfaring nettopp med å forstå prosessene i plasma, understreker han, basert på forskning på romfysikk og nordlys. 

Forskjellen mellom fusjon og dagens kjernekraftverk er avgjørende. Mens tradisjonell kjernekraft (fisjon) splitter tunge atomer som uran og produserer radioaktivt avfall, smelter fusjon sammen lette atomer – uten de samme avfallsproblemene. Og prosessen frigjør vesentlig mer energi.  
   – Den store utfordringen er at hydrogenkjernene i plasmaet er elektrisk positivt ladet og følgelig frastøter hverandre. For å få dem til å smelte sammen, må vi gi dem ekstremt høy energi. Det betyr at vi må oppnå temperaturer på over 100 millioner grader, sier Garcia.
   Så hvordan kan vi håndtere slike ekstreme temperaturer uten at reaktoren smelter?
   – Vi bruker kraftige magnetiske felt til å holde plasmaet – den ioniserte gassen – svevende, slik at det ikke kommer i kontakt med reaktorveggene, forklarer han.
   – Nøytroner som frigjøres under fusjonsprosessen kan lett komme til å skade reaktorveggene, så dette er et viktig steg for å få teknologien til å fungere. 

Fra hydrogenbombe til fredelig energi
Spørsmålet som melder seg, er:  Hvis vi har klart å lage hydrogenbomber som bruker fusjonsreaksjoner, hvorfor kan vi ikke lage kraftverk basert på samme prinsipp?
   – En hydrogenbombe starter fusjonsprosessen ved hjelp av en kjernefysisk fisjonsbombe. Men denne prosessen er ukontrollerbar og kan derfor ikke brukes til kraftproduksjon. Vi trenger en metode som gir stabil og kontinuerlig energi, sier Garcia.
   Et av de mest lovende forsøk på dette er ITER-prosjektet, en gigantisk eksperimentell fusjonsreaktor under bygging i Frankrike.
   –  ITER er det største internasjonale vitenskapelige samarbeidet noen gang, sier Garcia.
   – EU, USA, Russland, Kina, Sør-Korea, India og Japan er alle med. Hovedmålet er å vise at vi kan få mer energi ut av en fusjonsreaktor enn vi putter inn.

Men utviklingen har vært tidkrevende og kostbar. ITER ble designet for over 20 år siden, og nyere teknologi kan potensielt gjøre store anlegg som dette overflødige. Nye oppdagelser innen superledende magneter kan gjøre det mulig å bygge fusjonsreaktorer som er mye mindre og rimeligere enn ITER. 
   –  MIT i USA har utviklet en ny type superledere som kan generere sterkere magnetfelt. Dette betyr at vi kan bygge mindre reaktorer, noe som reduserer både kostnadene og byggetiden, forklarer Garcia.
   Denne teknologien danner grunnlaget for SPARC, et privat prosjekt finansiert av Commonwealth Fusion Systems (CFS), der også Equinor har investert i underkant av én milliard kroner.
   – SPARC-testreaktoren er allerede under bygging, og planen er å starte den opp i 2026, sier Garcia. Hvis den fungerer som forventet, er målet til CFS å ha kommersielle fusjonskraftverk på plass allerede på 2030-tallet. Det vil innebære en energirevolusjon. 

Hva med Norge?
Til tross for at fusjonsenergi kan revolusjonere energibransjen, har Norge valgt å stå på sidelinjen.
   – Da Norge forhandlet EØS-avtalen, valgte vi å stå utenfor Euratom-traktaten, som organiserer all kjernekraftforskning i Europa. Dette betyr at vi ikke har tilgang til finansiering av forskning på fusjonsenergi, selv om vi i Norge har mye relevant kompetanse som kan bidra til dette fagfeltet, sier Garcia.
   – Norge generelt og Tromsø spesielt har lang tradisjon for forskning på plasmafysikk gjennom studier av blant annet nordlyset. Vi har et sterkt forskningsmiljø innen avanserte målinger og datamodellering av plasma, noe som er direkte relevant for utvikling av fusjonsenergi, forklarer han.
   UiT har derfor samarbeidet tett med blant annet MIT og Commonwealth Fusion Systems i flere år og bidrar til utviklingen av SPARC-reaktoren, med støtte fra Equinor.
   – Vi har også et utdanningsprogram innen fusjonsenergi ved UiT, og studentinteressen vokser for hvert år, sier Garcia.       
   – Interessen for og satsningen på denne teknologien er stor internasjonalt, fastslår Garcia. 

Hva er de neste stegene?
Fusjonsenergi har lenge vært omtalt som en teknologi som alltid er «30 år unna». Men de siste gjennombruddene har ført til en ny optimisme.
   – Det er nå over 50 private selskaper globalt som utvikler fusjonsteknologi. Vi ser et skifte fra rent akademisk og statlig forskning til industriell innovasjon, sier Garcia.
   – Det lover godt, og gir etter min mening en pekepinn om at dette er en teknologi som kan realiseres innenfor de neste tiårene. Samtidig må politikerne våkne, mener han. 
   – Vi har tjent enorme summer på olje og gass. Det er vår plikt å bidra til utviklingen av ren energi, sier Garcia. 
   – Det er nesten pinlig at Norge, som en stor energinasjon, ikke er en del av denne internasjonale innsatsen.

Og hva om fusjonskraft lykkes?
   – Da har vi en ubegrenset, utslippsfri energikilde, med råstoff hentet fra havvann, sier Garcia. 
   – Vi kunne i teorien drevet sivilisasjonen vår lenger enn solens levetid.
   Det kan høres ut som science fiction, men med den raske teknologiske utviklingen er det en realitet som kan være nærmere enn vi tror. Fusjonsenergi er ikke lenger en drøm – det er et pågående teknologisk kappløp der Norge har en mulighet til å delta. Spørsmålet er: vil vi gripe sjansen, eller stå igjen på perrongen når toget går?

Odd Erik Garcia
Professor