Fuusiovoimaa on pitkään pidetty vaihtoehtoisen energian pyhänä graalina. Puhdas, runsas voima, joka luodaan itse ylläpitävällä prosessilla, jossa atomitumat sulautuvat erittäin korkeisiin lämpötiloihin. Atomitutkijoiden ja fyysikkojen tavoitteena on ollut tämän saavuttaminen yli puoli vuosisataa, mutta eteneminen on ollut hidasta. Vaikka fuusiovoiman taustalla oleva tiede on vankka, prosessi ei ole tarkalleen ollut käytännöllinen.
Lyhyesti sanottuna, fuusiointia voidaan pitää toteuttamiskelpoisena voimamuodona vain, jos reaktion aloittamiseen käytetty energiamäärä on pienempi kuin tuotettu energia. Onneksi viime vuosina tähän tavoitteeseen on ryhdytty useita myönteisiä askeleita. Viimeisin on peräisin Kiinasta, missä Experimental Advanced Superconducting Tokamakin (EAST) tutkijat ilmoittivat äskettäin saavuttaneensa fuusion virstanpylvään.
Vuosien varrella on ehdotettu ja testattu monia erilaisia fuusiokonsepteja. Tällä hetkellä kaksi suosituinta mallia ovat inertiaalinen sulkeminen ja tokamak-reaktori. Edellisessä tapauksessa lasereita käytetään sulamaan deuteriumpolttoainepellettejä fuusioreaktion aikaansaamiseksi. Viimeksi mainitussa prosessiin sisältyy toruksen muotoinen sulkemiskammio, joka käyttää magneettikenttiä ja sisäistä virtaa korkean energian plasman rajoittamiseen.
Käyttämällä tokamakia, jolla on kolme erillistä ominaisuutta - ei pyöreä poikkileikkaus, täysin suprajohtavat magneetit ja täysin aktiivisesti vesijäähdytteiset plasmapinnalla olevat komponentit (PFC) - EAST-laitoksen tutkijat ilmoittivat viime viikolla pystyvänsä tuottamaan vetykaasua, joka oli kolme kertaa kuumempi kuin aurinkoydin (noin 50 miljoonaa ° C; 90 miljoonaa ° F), ja pystyivät pitämään tämän lämpötilan ennätysajan 102 sekunnin ajan.
Tämä ei ole pieni saavutus, koska sulkeminen ja pysyvät lämpötilat ovat välttämättömiä fuusiovoiman luomiseksi. Käynnistyksen jälkeen fuusioreaktorien on kyettävä pitämään reaktio jatkuvan pitkän ajanjakson pääasiassa siksi, että sen käynnistämiseen tarvittava energiamäärä on huomattava. Mutta tietysti tällaisen korkeaenergisen plasman ylläpitäminen ja rajoittaminen on melko vaikeaa ja mahdollisesti vaarallista.
Pystyä ylläpitämään korkeaenergiaplasmaa yli puolentoista minuutin ajan EAST-laitoksella, joka on osa fysikaalista tiedeinstituutiota Hefeissä Jiangshussa, askeleen eteenpäin maailman fuusiokilpailussa. Uudelleenluomalla vakaat olosuhteet, joissa fuusio tapahtuu luonnollisesti - ts. Auringon sisätiloissa -, ihmiskunta voisi olla yksi askel lähemmäksi unelmaa puhdasta ja käytännöllisesti katsoen rajattomasta energiasta.
Mutta tietysti tähän väitteeseen liittyy jonkin verran skeptisyyttä. Toistaiseksi fysikaalisen tieteen instituutti on vain ilmoittanut jatkavansa. Ja kunnes vertaisarvioidut tulokset toimitetaan, väite pysyy vahvistamatta. Jos niiden tulokset kuitenkin vahvistetaan, se tarkoittaa, että todennäköisesti esiintyy jonkin verran kilpailua nähdäkseen, kuka voi saada yhä hyviä tuloksia. Ja kilpailu saattaa olla jo käynnissä!
Vain muutama päivä ennen kuin EAST-laitos ilmoitti tämän virstanpylvään, Saksan Karlsruhen teknillisen instituutin (KIT) tutkijat julkaisivat oman ilmoituksen. Tässä tutkijat väittivät, että Wendelstein 7-X (W7X) -stellaraattori - laajentuneensa suurin fuusioreaktori - on onnistunut tuottamaan ja ylläpitämään vetyplasmaa ensimmäistä kertaa.
Samankaltainen kuin tokamaki, stellerator työntää kierrettyjä renkaita ja ulkoisia magneetteja plasman rajoittamiseksi. Wendelstein 7-X, joka on yksi tunnetuimmista esimerkkeinä stellaratorista, pystyi kuumentamaan vetykaasun lämpötilaan 80 miljoonaa celsiusastetta ja ylläpitämään tätä plasmapilviä neljänneksen sekunnin ajan. Lyhyesti sanottuna he saavuttivat reaktion, joka tuotti enemmän energiaa, mutta paljon vähemmän aikaa.
Fuusio-rintamalla odotetaan tulevina vuosina lisää uutisia, kun kansainvälisen lämpöydinkokeilun (ITER) kaltaiset projektit menevät verkossa. Etelä-Ranskassa sijaitseva ITER työllistää maailman suurimman kokeellisen tokamak-reaktorin, ja se on tähän mennessä suurin fuusiokoe. EAST-yksikkö on ilmoittanut aikovansa osallistua suoraan ITER: iin ja tarjoamaan kokemuksiaan ja asiantuntemustaan.
Vaikka olemme vielä monien vuosien päässä fuusioreaktoreista, jotka ratkaisevat kaikki energiahuoltamme, on hyvä tietää, että ryhdymme asianmukaisiin toimiin sen toteuttamiseksi. Kuka tietää? Jonain päivänä lapsemme (tai lapsenlapsemme) saattavat katsoa taaksepäin 21. vuosisadan alkuun ”fuusion esikaudenaikaksi” ja ihmetellä, miten meillä on koskaan onnistuttu selviytymään!
