Yhdysvalloissa julkistettiin eilen historiallinen läpimurto fuusioenergian tuotannon saralla. Ensimmäistä kertaa ikinä fuusioreaktiossa saatiin tuotettua enemmän energiaa kuin mitä sen ylläpitoon vaadittiin. Kyseistä merkkipaalua on tavoiteltu vuosikymmeniä.
Fuusioenergian teoreettinen konsepti keksittiin jo yli 100 vuotta sitten. Tiedeyhteisössä on vuosikymmenten aikana ennustettu vitsaillen, että fuusioreaktori toimii nettopositiivisesti "30 vuoden päästä sitten". Potentiaali nähtiin, mutta ei kunnon tuloksia.
1960-luvulla testaus aloitettiin käytännössä. Kehitystyössä on ollut mukana myös Suomen fuusiotutkimusohjelman johtaja Tuomas Tala Teknologian tutkimuskeskus VTT:stä.
– 1960-luvulla ajatukset on heitetty ilmoille, ja asiaa on tutkittu enemmän tai vähemmän intensiivisesti eri konsepteilla, Tala kertoo MTV Uutiset Liven haastattelussa.
Koskaan aiemmin fuusio ei ole tuottanut testireaktorissa enemmän kuin se on kuluttanut. Eilen tiistaina onnistunut koe toteutettiin Lawrence Livermore National Laboratoriossa, Yhdysvalloissa.
Fuusioreaktio käynnistettiin lasereiden avulla. Nettopositiiviseen tulokseen ei ole laskettu sitä energiaa, mikä tarvittiin kokeessa käytettyjen lasereiden toimintaan.
Silti laboratorion johtaja Kim Budil kuvailee koetta "yhdeksi merkittävimmistä tieteellisistä haasteista, joita ihmiskunta on koskaan pyrkinyt ratkaisemaan".
Inspiraatio auringosta
Fuusioreaktiot ovat ydinreaktioita, joissa atomien ytimet yhdistyvät ja muodostavat raskaampia alkuaineita. Reaktiossa muodostuu heliumia ja vapautuu suuria määriä lämpöenergiaa.
Aurinko on fuusioreaktori.
– Tutkijat ja tutkimuskeskukset ovat jahdanneet sitä ajatusta, että voidaanko maan päällä rakentaa mini-aurinko.
Auringolla on kuitenkin se etu, että se on valtavan suuri. Olosuhteet ovat otollisemmat fuusioreaktion synnyttämiseksi.
– Riittävän kuumien ja tiheiden olosuhteiden saavuttaminen maan päällä on ollut liian vaikeaa tähän asti.
Yhdysvalloissa tehdyssä kokeessa tuotettiin energiaa 3,15 megajoulea. Kokeeseen kului energiaa 2,05 megajoulea.
– Saatiin puolitoista kertaa enemmän energiaa, kuin mitä sen fuusiokohteen lämmittämiseen energiaa käytettiin, Tala tähdentää.
Ylijäämällä saa keitettyä muutaman kattilallisen vettä eli energiajärjestelmää kyseisellä reaktorilla ei vielä uudisteta.
Geopoliittisesti neutraali
Fuusion suhteen on myös hyvä ymmärtää, että polttoainetta on käytettävissä lähes loputtomasti, kunhan reaktio saadaan pidettyä käynnissä.
Polttoaineet jota tarvitaan ovat deuterium, jota on vedessä, ja litium, jota on maankuoressa todella paljon. Lisäksi polttoaineet ovat Talan mukaan geopoliittisesti neutraaleja.
– Ne ovat jakautuneet aika tasaisesti maapallolla. Fuusio olisi siis geopoliittisesti neutraali energiamuoto. Ei tulisi geopoliittisia jännitteitä siitä, että tietyillä tahoilla olisi enemmän raaka-aineita kuin toisilla.
Turvallinen ja saasteeton
Fuusioreaktio eroaa nykyisissä ydinvoimaloissa tapahtuvasta fissioreaktiosta siten, että siitä ei synny ydinjätettä.
– Ainoa radioaktiivinen jäte ovat (reaktoria) ympäröivät metallikomponentit, jotka ovat matala-aktiivisia ehkä 100 vuoden ajan. Ei siis synny mitään korkea-aktiivista jätettä, jota pitäisi säilöä satojen vuosien ajan kallion sisään, Tala avaa.
Lisäksi fuusioreaktorit olisivat turvallisia.
– Ei voi tapahtua onnettomuutta, jossa jouduttaisiin evakuoimaan ihmisiä laitoksen läheltä.
Tämä johtuu Talan mukaan siitä, että polttoaineen määrä on vähäinen.
– Polttoainetta on kiloja. Nykyisissä fissioreaktoreissa polttoainetta on tonneja, Tala avaa.
Vaikka polttoaine fuusioituisi hetkessä, ei tapahtuisi räjähdystä tai sydämen sulamista, Tala vakuuttaa.
– Fuusioenergia olisi juuri sellaista energiaa, jota saataisiin paljon, ja silloin ei tulisi akuutteja sähköpulaongelmia.
Energiajärjestelmien uudistus
Vaikka tuotetun energian määrä oli kokeessa minimaalinen, koe todistaa, että fuusiossa on tulevaisuus. Sähköverkkoon liitettyyn fuusioreaktoriin voi olla kuitenkin vielä matkaa.
Ennen kuin teknologiaa voidaan alkaa skaalaamaan, on kuljettava perinteisen tieteellisen prosessin läpi. Koe pitää toistaa, jotta nähdään onko tulos aina sama.
Reaktoria pitää myös optimoida ja tuotetun energian määrää nostaa. Kyseinen koe on maksanut miljardeja dollareita ja lisää rahoitusta tarvitaan edelleen, jotta teknologiaa voidaan kehittää.
– Tähän on viimevuosina tullut paljon yksityisiä toimijoita mukaan, mikä on tuonut vauhtia fuusioenergian kehitykseen. Näiden firmojen tarkoitus on, että 2030-luvulla voidaan laittaa fuusioenergialla tuotettua sähköä verkkoon, Tala avaa.
Mahdollisesti 2030-luvulla tehdyn testin jälkeen fuusiosta aletaan tehdä kaupallisesti kannattavaa. Sen aikataulua Tala ei halua vielä ennustaa.
Kaikki teknologiat, joita nykyihminen pitää usein itsestäänselvyytenä, puhelimista viemäröintiin ja autoista kodinkoneisiin, olivat kuitenkin aikanaan äärimmäisen kalliita.
Rahoituksen mahdollistaman teknologian kehityksen myötä ne muuttuivat osaksi arkeamme. Toive on, että niin käy myös fuusion kanssa.
Katso fuusiotutkimusohjelman johtajan koko haastattelu artikkelin alusta.
