Fra 1996-2005 forskede jeg i fusion:

Hvad angår illustrationer (for eksempel fusion mellem to kerner) er IPPs Fusion Basics en god begyndelse. En mere grundig beskrivelse på gymnasie niveau af Vagn O. Jensen kan downloades her (det er en .pdf fil).

27. september 2005 handlede 'Viden Om' på DR2 om fusionsenergi, udsendelsen findes her.

Meld venligst tilbage hvis det jeg skriver er svært at forstå!

PLASMA: På Græsk plasma, -atoz, to ; betyder formet eller fremstillet

1) Hvad er et plasma?

Et plasma (navngivet af Irving Langmuir, 1927) kaldes den fjerde tilstandsform. For at forstå det udtryk kan vi tænke på almindeligt vand. Koldt vand (is) har en krystallinsk struktur og er fast (1. tilstandsform). Varmes det op, får vi flydende vand (2. tilstandsform). Varmes det yderligere op får vi damp (3. tilstandsform). Varmes det endnu mere op, får vi en ioniseret gas (4. tilstandsform = plasma). En ioniseret gas er en 'suppe' af positivt og negativt ladede partikler.

2) Hvad er fusion?

De materialer man laver et plasma af i fusions maskiner er sædvanligvis hydrogen (1 positivt ladet kerne = proton, 1 negativt ladet elektron i bane rundt om kernen), tung hydrogen = deuterium (samme som hydrogen, dog med en ekstra neutral partikel = neutron i kernen) og supertung hydrogen = tritium (samme som hydrogen, dog med to ekstra neutrale partikler = neutroner i kernen).

I et plasma af D (deuterium) og T (tritium) er temperaturen af partiklerne så stor (over 100 millioner grader), at D og T kernerne kan smelte sammen (fusionere) til en He (helium) kerne og en ekstra neutron. Denne sammensmeltning frigiver energi. Det er den fusions energi man håber på at kunne udnytte i fremtiden. Processen er det omvendte af hvad der foregår i et almindeligt kerne kraftværk; her deler man en stor partikel i to mindre (det kaldes fission).

3) Fusion kontra fission

Nu kan man spørge hvorfor vi gerne vil lave fusion, når der nu er så mange problemer ved fission? Det kan begrundes med at der er adskillige fordele ved fusion frem for fission:

• Der kan ikke finde nedsmeltning sted i en fusions reaktor som der kan i en fissions reaktor. Grunden er at i en fusions reaktor vil der være så lidt brændsel til stede i maskinen (nogle få gram), at processen stopper langt før en nedsmeltning kan opstå. Dog er tritium radioaktivt, så der er en vis risiko for frigivelse af tritium til atmosfæren hvis fusions reaktoren bliver utæt.
• Der opstår ikke et behov for at opbevare radioaktivt affald ved drift af fusions reaktorer som der gør ved fissions reaktorer. Det er fordi at produktet af fusion (Helium) er ganske uskadeligt; dog vil der også blive frigivet neutroner, som reagerer med metallerne i fusions reaktorens vægge. Det betyder at selve fusions reaktoren vil blive radioaktiv og skal være afspærret i størrelsesordnen 50-100 år.
• Fusion vil ikke bidrage til drivhuseffekten som afbrænding af kul og olie gør.
• Brændstofferne til fusion er praktisk taget uudtømmelige. Det man skal bruge er deuterium (kan udvindes af havvand) og tritium (kan udvindes af litium) hvor forsyningssituationen er særdeles god.

4) Hvordan holder man et fusions plasma indesluttet?

Jeg har tidligere forklaret at et fusions plasma kan være over 100 millioner grader varmt. Den belastning kan ingen materialer holde til, så hvordan holder man et fusions plasma 'fanget' så kernerne kan smelte sammen? Det gør man ved at udnytte at i et plasma er alle partikler ladede (positive deuterium og tritium kerner, negative elektroner); ladede partikler kan indesluttes i et 'magnetisk bur', det vil siges et magnetfelt hvor feltlinierne løber på en overflade. Man kan forestille sig dette magnetfelt som overfladen af en cykelslange. Partiklerne vil bevæge sig i snoede baner på 'cykelslangens' overflade og af og til støde mod andre partikler (fusionere).

5) Hvilke problemer skal løses?

Det lyder jo alt sammen meget godt, så hvorfor findes der ikke fusions kraftværker idag? Der er tre aspekter i det:

• Politik: Hidtil har der været så gode forsyninger af olie, naturgas, vand- og vind energi at der ikke siden 1970'ernes oliekrise har været et kraftigt incitament til at satse store beløb på udviklingen af fusions energi.
• Folkelig skepsis: Når man taler om 'kerne kraft' vil folk automatisk tænke på kerne kraftværker og de problemer der er forbundet med det. Det er svært at få det budskab igennem, at der faktisk findes kerne kraft hvor vi ikke vil opleve et nyt Tjernobyl.
• Det er svært at lave fusion! Jeg beskrev ovenfor, at partiklerne i et plasma vil følge magnetfeltet. Det viser sig bare, at en masse energi og partikler transporteres på tværs af magnetfeltet, stik imod beregninger baseret på klassiske kollisioner. Det kalder man 'unormal' transport og man ved ikke med sikkerhed hvordan det opstår.

---

Alcator C-Mod tokamak, skematisk tegning.