Gennembrud for fusionskraft: Forskere løser brandvarmt problem

Længe har det været et problem at slippe af med brandvarme overskuds-partikler fra fusionsreaktorer, men engelske forskere har nu en mulig løsning.

Engelske forskere står ved fusionsreaktoren i Culham ved Oxford, hvor de lige har installeret et nyt komponent, som kan gøre fusionskraft mere rentabelt i fremtiden. (Foto: Culham Studio © 2015 © United Kingdom Atomic Energy Authority)

Blandt forskere, der arbejder på at realisere drømmen om CO2-frie fusionskraftværker i den nære fremtid, hersker der en joke. “Fusionskraft, det får vi om 30 år”, siger de og griner.

I mere end 30 år har man sagt det samme, og sjovt nok kommer vi aldrig tættere på end 30 år.

Men nu har forskere fra England måske barberet nogle år af ventetiden. De har nemlig løst et af fusionskraftværkernes store udfordringer.

Fordi brændstoffet i en fusionsreaktor bliver mere end 200 millioner grader varm, er det en udfordring, når man skal lukke spildproduktet helium ud. Det er nemlig så varmt, at det ødelægger de fleste materialer, det kommer i kontakt med, på ganske kort tid.

Men det har englænderne, ifølge Søren Bang Korsholm, der forsker i fusionskraft ved DTU, potentielt fundet en smart løsning på.

- De har udviklet en metode, hvor de via magneter kan fokusere partiklerne til en slags stråle, som de kan styre. Det betyder, at de kan fordele varmen - eller heatfluxen, som vi kalder det - ud over et større område, og så kan materialet holde i længere tid, siger han.

10 gange varmere end solens centrum

Grunden til at en fusionsreaktor skal være så ekstremt varm er, at det er den eneste måde, vi kan få to hydrogen-atomer til at smelte sammen på.

Hydrogen-kernerne er nemlig begge to positivt ladede, så de skubber hinanden væk - helt ligesom to modsatrettede magneter. Men når man varmer dem op til 200 millioner grader, går de fra at være en gas, til det man kalder plasma.

I den tilstand smider hydrogenet sine elektroner, så det bare er brintkerner, der flyver frit rundt - og fordi der er så varmt, kan brintkernerne på trods af frastødning komme tæt nok på hinanden til at de smelter sammen til helium. Og det frigiver en masse energi.

Men når heliumet har afsat en stor del af sin energi i reaktoren, skal de brandvarme helium-partikler lukkes ud igen - uden at skade væggene - og der kommer briternes opfindelse ind i billedet.

Højteknologisk udluftning

I en fusionsreaktor hedder den dims, der står for at suge helium og andre restprodukter ud, en “divertor”. Den sidder i bunden af reaktoren og ved hjælp af elektromagneter, opsamler den helium og andre restprodukter og suger dem ud.

Og det er netop divertoren, som briterne nu har installeret i et forbedret, nyt og spændende design, som potentielt kan løse et af divertorens grundlæggende problemer, forklarer Søren Bang Korsholm.

- Problemet med divertoren er, at den skal tage imod ti gange mere varme end væggene på reaktoren. I et fremtidigt kraftværk ville divertorer i vores nuværende design skulle skiftes hvert andet år - og det er dyrt. Men mine kolleger i England siger, at de har lavet en divertor, der kun ville skulle skiftes ud hvert tiende år, siger han.

Og det kan betyde, at det bliver langt mere rentabelt at bygge og drive fusionskraftværker i fremtiden. Som det er nu, er det nemlig ekstremt dyrt at bygge reaktorerne - og det er endnu ikke lykkedes at få mere energi ud, end man får ind.

Men ifølge fusionsforskeren så vil det kæmpestore fusionsenergieksperiment ITER, der står færdig i Frankrig i 2025, være den første fusionsreaktor, der genererer mere energi, end den bruger. Og derefter regner han med, at man vil begynde at bygge fusionskraftværker rundt omkring i verden.

Og tager de briternes teknologi i brug, kan de muligvis spare mange penge i driftsfasen, understreger han.

Nye materialer kan effektivisere yderligere

Den sidste skrue blev sat i den nye “divertor” i sidste uge. Opfindelsen er blevet installeret på den engelske fusionsreaktor MAST Upgrade, der ligger ved Oxford, og som er en lille udgave af den reaktortype, man om nogle år indvier i Frankrig.

Men ifølge Søren Bang Korsholm, så kan det sagtens tænkes, at nogle vil opfinde en endnu bedre “divertor”, end den Englænderne netop har indviet.

- De har ændret på arealet af divertoren, men man kan også sagtens kigge på overfladematerialet. Måske kan de nuværende materialer, der i dag sidder på indersiden af reaktorerne og på divertoren, erstattes af billigere og bedre materialer i fremtiden, slutter han.