Eg har ei vedgåing. Ei glede som eg skjemst over. Eg les kommentarfelt. Der får eg stor innsikt i kva andre tenkjer.

Før jul tok det heilt av i kommentarfeltet i lokalavisa mi, Bergens Tidende, då ein kommentator under tittelen «Denne gode energinyheten trengte verden virkelig nå» panegyrisk fortalde om at ein i Sambandsstatane hadde klart å få meir energi ut av ein fusjonsreaktor enn den energien som sette i gang prosessen. Energiproduksjonens heilage gral var funnen, og det burde setja større fart på det grøne skiftet.

Er det noko som vekkjer gamlingane på galleriet i The Muppet Show, så er det kombinasjonen av grønt skifte og energi. Kommentarane hagla. Den tilsette i avisa fekk så hatten passa og vart fortald at Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), som er underlagt National Ignition Facility (NIF), brukar nærast eit kraftverk for å halda laserane som startar prosessen, gåande, og at dette aldri ville kunna materialisera seg. Det grøne skiftet er sjølvsagt berre tullball for at alle moglege slags aktørar skal få eit sugerøyr ned i statskassa.

Kva skal ein tru? Er dette berre haussa opp, eller var 5. desember 2022 ein merkedag i menneskehistoria? Eg må spørja nokon som kan dette. Eg ringjer postdoktor Ratliff og spør om han kan fortelja meg litt om fusjon.

– I den typiske deuterium–tritium-kjernefusjonen (D+T) som vert brukt av dei fleste fusjonsanlegg på jorda, og som vert rekna som mest levedyktig for framtidig kraftproduksjon, smeltar hydrogenkjernar saman for å danna ein heliumkjerne og eit nøytron. Desse produkta veg mindre enn bestanddelane sine, og ein har dermed gjort om masse til energi via Einsteins vidgjetne formel E=mc2. Dei to hydrogenkjernane, som begge er positivt ladde, støyter kvarandre frå seg på ein liknande måte som to like polar av stavmagnetar. For å overvinna denne fråstøytinga og smelta saman må dei kollidera i svært høg fart, forklarer han.

– På partikkelskalaen vert fart omsett til temperatur, og på eit makroskopisk nivå inneber desse nødvendige temperaturane at hydrogenet må koma i plasmatilstand. Mykje vanskelegare enn å oppnå ein enkelt fusjonsreaksjon er det å produsera ein sjølvgåande fusjonsreaksjon, referert til som «tenning».

Lawson-kriteriet skisserer dei grunnleggjande føresetnadene for tenning: Plasmaet må vera varmt nok og tett nok, og må behalda nok av energien i staden for å mista han til omgjevnadene.

– Nærare bestemt må produktet av desse tre mengdene overstiga ein minimumsterskel, og eit endå høgare produkt vil seia meir produsert overskotsenergi.

Hunter Ratliff, som har ein doktorgrad i kjernefysikk, måtte kjøle seg ned etter fusjonsgjennombrotet.

Foto: Privat

Korleis det er mogleg å skapa føresetnader for fusjon?

– Det er tre grunnleggjande måtar eit plasma kan «sperrast inne» på for å oppnå desse føresetnadene. Den første er å ha så overveldande høge tettleikar og temperaturar, slik tilfellet er i sola vår, som først og fremst brukar ein annan type fusjon som er endå mindre energieffektiv enn D+T-fusjon. Dette er kjent som gravitasjonsavgrensing, seier Ratliff.

– Ein annan metode er å fanga dei ladde hydrogenpartiklane i eit magnetfelt og gradvis varma det opp til tenning vert oppnådd, og halda det slik i lengre tidsintervall. Dette er magnetisk innesperring og skjer i smultringforma maskiner som blir kalla tokamakar, eller stellaratorar, med eit meir elegant design frå eit fysikkstandpunkt, men mykje vanskelegare frå eit ingeniørperspektiv, forklarer han.

– Eit slikt anlegg er den store reaktoren International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), som nærmar seg ferdigstilling i Sør-Frankrike. Den tredje metoden, såkalla tregleiksinnesperring, inneber å auka temperaturen og tettleiken til ein hydrogenbrenselpellet ekstremt raskt, slik at han kan «tenna» og produsera nok energi via fusjon før han eksploderer.

Deuterium (hydrogen med to nøytron) og tritium (hydrogen med tre nøytron) fusjonerer og gjev eit heliumatom og frigjer ei mengd energi

Ratliff forklarar at dette får NIF til ved sitt LLNL ved å skyta ei enorm mengd laserenergi inn i pelleten frå mange retningar samtidig. Termonukleære våpen, som også brukar tregleiksavgrensing i kjernane sine, brukar i staden ein fisjonseksplosjon for å oppnå desse forholda.

– Kor stort er eigentleg det NIF har klart?

– Den nylege milepålen som vart oppnådd ved NIF, var produksjon av 0,83 kWh fusjonsenergi frå ein tilførsel på 0,56 kWh laserenergi, noko som gjev ei yting på 1,5 hjå denne noverande rekordhaldaren for denne fusjonsvarmemetrikken. Dette er verkeleg ein prestasjon, men dei 83,3 kWh elektrisk energi som trengst for å produsera dei 0,56 kWh med inngåande laserenergi, illustrerer at denne metoden framleis har mange utfordringar framfor seg før han vert verkeleg break even.

ITER prøver å få eit forhold på 10, ved å bruka 300 MW elektrisk kraft for å produsera 50 MW termisk kraft injisert i plasmaet, som ved fusjon vil frigjera 500 MW kraft.

– Då vil ein for første gong ha laga ein fusjonsreaktor som gjev meir energi enn han brukar. ITER er forventa å vera ferdig og oppnå første plasma i slutten av 2025, så det ser ut til at NIF kjem til å halda rekorden ei stund enno.

Eg takkar Hunter Ratliff for den opplysande samtalen. Sidan 1950 har forskarane sagt at det er førti år til fusjon vert kommersiell, så eg legg meg på sofaen i trygg forvissing om at det er førti år fram til fusjon vert ei energikjelde på jorda. I mellomtida kan me i Noreg leva høgt på å selja den siste olja.

Per Thorvaldsen

per.eilif.thorvaldsen@hvl.no