Läpimurto kaupallisessa fuusioenergiassa: Yhdysvaltoihin aiotaan rakentaa ensimmäinen fuusiovoimala
Yhdysvalloissa aiotaan rakentaa toimiva fuusiovoimala 2030-luvulla. Voimala tarjoaa kuluttajille sähköä kuten perinteiset voimalaitoksetkin. Fuusiovoima on päästötön tulevaisuuden energiamuoto, jonka läpimurto voi olla lähempänä kuin on uskottu. Asiantuntijat ovat vielä varovaisia lupausten suhteen.
Yhdysvaltalainen Commonwealth Fusion Systems (CFS) -yhtiö on ilmoittanut rakentavansa maailman ensimmäisen, oikean sähköverkon kattavan kaupallisen fuusiovoimalan Chesterfieldin piirikuntaan Virginiassa.
"Tämä on historiallinen hetki", CFS:n toimitusjohtaja ja perustaja Bob Mumgaard kertoo yhtiön lehdistötiedotteessa. Kaupallisen fuusioenergian pitäisi olla ensi kertaa saatavilla jo 2030-luvun alussa Virginian Richmondissa.
Fuusioenergian on pitkään odotettu olevan energiateollisuuden pelastaja, mutta tavoite on aina ollut vuosikymmenien päässä.
CFS:n mukaan rakennettavan voimalaitoksen teho olisi noin 400 megawattia. Se voisi tuottaa sähköä 150 000 kotitalouden tarpeisiin. Vertailun vuoksi, esimerkiksi Tampereella sijaitsevan Tampellan vesivoimalaitoksen teho on 3 megawattia.
CFS suunnittelee rakentavansa ensin pilottitehtaan Massachusettsiin, jonka on määrä valmistua vuonna 2027.
Ylen haastattelema ydinvoima-asiantuntija, LUT-yliopiston energiatekniikan professori Juhani Hyvärinen suhtautuu kuitenkin skeptisesti CFS:n suunnitelmiin.
"Käytännöllisiä ongelmia on yksinkertaisesti liikaa, nyt ollaan vasta matkalla ideasta prototyypiksi. Markkinoille pääsemiseksi prototyyppi pitää jalostaa tekniseksi tuotteeksi, jonka voi liittää sähköverkkoon, ja tuote pitää kaupallistaa, jotta niitä voi myydä asiakkaille", Hyvärinen arvioi.
Ranskalainen reaktori rikkoi ennätyksen – plasma pysyi hallittuna yli 22 minuuttia
Ranskalainen WEST-tokamak -reaktori on saavuttanut uuden ennätyksen 12. helmikuuta pitämällä plasmaa hallittuna yli 22 minuutin ajan, kertoo tutkimuslaitos CEA. Tämä tarkoittaa, että äärimmäisen kuuma ja ionisoitunut kaasu pysyi vakaana magneettikentän sisällä ilman, että se jäähtyi tai karkasi. Ydinfuusion kannalta tämä on kriittistä, koska plasma – erittäin kuuma ja ionisoitunut kaasumainen tila – on luonnostaan epävakaa ja pyrkii karkaamaan reaktorin magneettikentistä tai jäähtymään liian nopeasti.
Aikaisempi ennätys oli Kiinan EAST-tokamakin muutamaa viikkoa aiemmin saavuttama, 25 % lyhyempi kesto.
Plasma, joka WESTissä saavutti 50 miljoonan asteen lämpötilan, on avainasemassa ydinfuusiossa – prosessissa, jossa kevyet atomiytimet yhdistyvät tuottaen valtavasti energiaa. Tulevien fuusiovoimaloiden, kuten ITERin, on kyettävä pitämään plasma vakaana useiden minuuttien ajan, jotta fuusioreaktio voi tuottaa jatkuvasti energiaa. WESTin ennätys antaa viitteitä siitä, että tavoitteen saavuttaminen on yhä lähempänä.
Mitä on fuusioenergia?
Fuusio vapauttaa energiaa, joka saa tähdet loistamaan. Esimerkiksi auringossa on meneillään jättimäinen ja suurin fuusioprosessi aurinkokunnassamme. Auringon ytimessä kevyet vetyatomit sulautuvat raskaammiksi heliumatomeiksi. Reaktiossa vapautuu suunnattomasti energiaa valon ja lämmön muodossa.
Fuusioreaktion toteuttamiseksi tarvitaan kahdenlaista vetyä: deuteriumia ja tritiumia. Molemmat näistä ovat positiivisesti varautuneita eli ne hylkivät toisiaan. Deuteriumia saadaan merivedestä, jota riittää ihmiskunnan tarpeisiin miljooniksi vuosiksi. Tritiumia sen sijaan voidaan tuottaa litiumista, jota voidaan erottaa maankuoresta.
Tutkijat eri puolilla maailmaa ovat vuosikymmenten ajan yrittäneet selvittää, miten fuusioenergiaa voitaisiin tuottaa tehokkaasti. Vaikka fuusioenergian periaate on fysiikan näkökulmasta yksinkertainen, sen hyötykäyttöön sisältyy useita suuria haasteita.
Fuusioenergian tuottamiseksi tarvitaan 100-150 miljoonan asteen plasmaa, jossa vetyatomit murskautuvat ja muodostavat sähköisesti varatun kaasumaisen aineen. Plasmaa on vaikea käsitellä hallitusti, ja siihen on kehitetty ns. Tokamak-kammio, jota myös CFS käyttää fuusioreaktorissaan. Tokamak on donitsin muotoinen kammio, joka käyttää voimakasta magneettikenttää kuuman plasman hallitsemiseen.
Fuusioenergian hyödyt ovat ylivoimaiset
Puhtaampi planeetta edellyttää kestävää energiantuotantoa. Fuusioenergia voi olla merkittävä osa tätä siirtymää tulevaisuudessa. Fuusiovoimaloiden tarvitsemaa polttoainetta on runsaasti tarjolla kaikkialla maapallolla. Tästä syystä fuusioenergia voi vähentää huomattavasti myös geopoliittisten jännitteiden riskiä, sillä tarvittu polttoaine saadaan suoraan merivedestä ja maankuoresta.
Fuusioenergia ei tuota kasvihuonekaasuja ja energiamuotona se on luonnostaan varsin turvallista. Fuusiovoimalat eivät myöskään tuota ydinjätettä kuten perinteiset ydin- eli fissiovoimalaitokset.
