Det blir omtalt som en gamechanger – men hva betyr fusjons­gjennombruddet?

– Dette er en stor dag. Dette er første gang noe sånn har skjedd i et laboratorium. Dette er en BFD, sa energiminister i USA Jennifer M. Granholm på en pressekonferanse på tirsdag.

BFD står for big fucking deal - en svær jævla greie.

Men hvor svær er egentlig greia? Hva har dette å si?

La oss gjøre et ærlig forsøk på å svare på noen spørsmål vi regner med du kanskje har.

Hvorfor bør vi bry oss om at amerikanske forskere har fått mer energi ut av en fusjonsreaksjon enn det de putta inn?

Fordi ei av de virkelig store utfordringene menneskeheten jobber med er tilgangen på grønn energi. Fusjon har lenge vært en potensiell løsning, som i prinsippet kan gi tilgang på tilnærma uendelige mengder energi. Nå ser denne løsninga ut til å være litt nærmere.

Hva er fusjon for noe?

Masseenergiloven, bedre kjent som e=mc2, forteller oss at masse kan bli til energi, og at energi kan bli til masse. Fusjon er et eksempel på førstnevnte, at masse kan bli til energi.

Du trenger ikke å kunne greie ut om hvordan fusjon fungerer for å nyte godt av fruktene. Og det er nok flaks for mange, for én av fruktene er at Jorda er levelig. Sola er nemlig en enorm fusjonsreaktor.

Sola er en enorm gassklump, stappfull av hydrogen. Så stappfull, faktisk, at hydrogenatomene til stadighet kolliderer med hverandre. Hvis fire hydrogenkjerner, som hver har ett proton i seg, smeller inn i hverandre med tilstrekkelig fart, starter det en kjedereaksjon som resulterer i en atomkjerne med to protoner og to nøytroner. Populært kalt helium.

Massen til heliumkjernen er mindre enn den samla massen til hydrogenkjernene. Hvor har overskuddsmassen tatt veien? Den har blitt til energi, som stråler ut fra Sola.

Det er denne sammenslåinga av atomkjerner som er fusjon. Så enkelt, og så vanskelig.

Hva er det egentlig de har fått til på NIF?

Ved National Ignition Facility hos Lawrence Livermore National Laboratory i California, jobber de med laserindusert fusjon. Oppskrifta de har brukt er som følger.

• Ta først en pepperkornstor klump med hydrogen. Det er viktig at du ikke bruker vanlig hydrogen, du blir nødt til å skaffe til veie hydrogenisotopene deuterium (kjent fra tungtvann og hydrogenbomber) og tritium (kjent fra tretungtvann og hydrogenbomber).
• Putt hydrogenklumpen i en liten sylinder.
• Synkroniser 192 særdeles kraftige lasere sånn at de er i stand til å treffe samme punkt samtidig.
• Skyt laserstrålene inn i sylinderen med hydrogenklumpen.
• Kryss fingrene for at sylinderen blir så varm at hydrogenisotopene smelter sammen til en heliumkjerne som har et nøytron til overs.
• Nyttiggjør varmeenergien det ekstra nøytronet gir.

Det de nå har fått til ved NIF, er å gjennomføre dette med positiv energiflyt. Det betyr at de har generert mer energi enn det de putta inn. Noe som er åpenbart nødvendig for at metoden skal være liv laga i kraftproduksjonsøyemed - en kraftstasjon som bruker mer energi enn den genererer er en dårlig forretningsidé.

Betyr dette at energiproblemet er løst?

Nei, absolutt ikke.

Energien som traff hydrogenpepperkornet var på 2,05 megajoule, energien som ble generert var på 3,15 megajoule.

Ved første øyekast kan det se ut som en metode som gir deg 50 prosent mer energi ut enn det du putter inn.

Ved andre øyekast legger du derimot merke til hvor mye energi som ble brukt for å drive laserne. 322 megajoule, altså omtrent hundre ganger så mye som energien som ble henta ut i den andre enden.

Eksperimentet har altså lyktes med å produsere energioverskudd i selve fusjonsprosessen, men det litt større regnestykket går fortsatt kraftig i minus.

Hvis du i tillegg tar deg tid til et tredje øyekast, legger du merke til at laserne må kjøles ned i dagevis etter et eksperiment. Det er med andre ord ei stund til dette blir til en reaktor som kan surre og gå av seg selv.

Finnes det flere veier til Fusjon-Rom?

Jepp! Laservarianten NIF benytter seg av er én mulighet.

ITER, et internasjonalt forskningssamarbeid som har jobba med fusjonsgenerert elektrisitet som mål siden 2007, satser på tokamak-varianten. Det er ei innretning som, ved hjelp av et magnetfelt, lukker plasma inn i en smultringform. Når plasmaet blir tett nok og varmt nok kan fusjon oppstå.

Reaktoren de nå er i ferd med å ferdigstille er en forskningsreaktor, men på sikt er målet å lage en tokamakreaktor som faktisk kan opprettholde fusjon, og konvertere energien til elektrisk strøm.

Tokamakvarianten ser foreløpig ut til å være mest hensiktsmessig hvis målet er å bruke energien fra fusjon til kraftproduksjon. Det er ikke like åpenbart hvordan de skal høste energien fra den laserdrevne fusjonen.

Når det er sagt: NIF har aldri hatt som mål å lage en kommersiell fusjon-kraftstasjon. Eksperimentet er i utgangspunktet designa for å gi forskere som jobber med atomvåpen muligheten til å studere termonukleære prosesser.

Så hva er det som kreves for at dette skal gå fra «interessant for de som jobber med det» til «wohooo, vi har tilgang på uendelige mengder grønn energi»?

Ganske mye, for å være ærlig.

Aller først kan vi moderere det med uendelige mengder grønn energi.

Fusjonsbasert kraft vil være veldig mye grønnere enn mesteparten av krafta vi benytter oss av i dag. Helt uten avtrykk er den likevel ikke.

Innmaten i tokamakene vil for eksempel bli radioaktive, og kommer til å kreve avfallsløsninger. Vi snakker ikke avfall-fra-atomkraftverk-skala, men likevel, det hører hjemme i regnestykket. Det samme gjør alt det som blir gjort for å komme dit vi må være - heller ikke nødvendigvis lysende grønt.

Og så er det jo ikke sånn at alle etter hvert kan bygge seg en liten fusjonsreaktor og slippe å tenke mer på strøm.

Fusjonsreaktorer er svære og dyre, og vil nok være forbeholdt land med mye penger og solide strømnett. Fusjon vil med andre ord ikke sørge for at alle mennesker i verden har tilgang på all krafta de trenger.

Men det vil definitivt kunne bidra, masse!

Vi er bare ikke der riktig enda.

Foreløpig er det, som det ble sagt flere ganger på pressekonferansen der NIF presenterte gjennombruddet, mange, og høye hindre på veien mot kommersielle fusjonskraftstasjoner. Både teknologiske og vitenskapelige.

De to viktigste:

Vi må få ut mer energi enn vi putter inn. Og da må strømmen som driver laserne også innlemmes i regnestykket.

Vi må få omdanna energien som skapes til elektrisk strøm på fornuftig vis.

Kommer vi til å klare det? Det gjør vi nok helt sikkert, med tid og stunder. Men det kommer til å ta tid. Og stunder, selvfølgelig.

De fleste med peiling virker å være enige om at det ligger noen tiår frem i tid. Det er altså ikke sånn at vi nå kan slutte å forholde oss til klimamålene fordi fusjon kommer til å fikse alt.

Betyr det at det som skjedde i California egentlig ikke var noe gjennombrudd?

Jo da, dette var definitivt et viktig steg på veien.

Men det er fortsatt mange steg igjen.

Vil du vite mer om fusjon generelt, og NIF- og ITER-eksperimentene spesielt? Sjekk ut denne nydelige episoden av Abels kjeller:

Kilder:

Nevnte Abels kjeller-episode

Ann-Cecilie Larsen, professor i kjerne- og energifysikk ved UiO

Pressemelding fra NIF

Nature: Nuclear Fusion Lab Achieves ‘Ignition’: What Does It Mean?

Titan: Gjennombrudd i fusjonsenergi – gir syv minutters oppvarming