Keskiviikkona Yhdysvalloista kuului kummia. Fuusioreaktio oli ensimmäistä kertaa saatu tuottamaan enemmän energiaa kuin sen ylläpitoon vaadittiin. Kokeessa tuotetun nettoenergian laskemisessa ei ole huomioitu laserien vaatimaa energiaa.
– Tieteellisesti tämä on hyvin merkittävää. Ensimmäistä kertaa maailmassa on demonstroitu, että fuusioenergiaa saadaan syntymään enemmän kuin sen synnyttämiseen on vaadittu. Poliittisesti on myös tärkeä viesti, että fuusiotutkimusala etenee. Tämä antaa uskoa, että fuusio maan päällä voi toimia niin kuin se auringossa toimii. Tästä on vielä pitkä tie kaupalliseen reaktoriin, sanoo Suomen fuusiotutkimusohjelman johtaja ja VTT:n johtava tutkija Tuomas Tala.
Mitä yhdysvaltalaistutkijat käytännössä tekivät
Lawrence Livermore National Laboratory on laserfuusioteknologiaan keskittyvä tutkimuslaitos. Fuusioreaktiossa lähes 200 voimakasta laseria kohdistettiin kuutiosenttimetrin kokoiseen kohtioon, kuvailee Tala.
– Kohtio on tehty kullasta ja sen keskellä on pienen pieni fuusiopolttoainepelletti, joka sisältää deuteriumia ja tritiumia. Laserin osuessa kullasta tehtyyn sylinteriin siitä tulee röntgensäteilyä ja rontgensäteet puristavat fuusiokohtion - joka on siinä keskellä - hyvin tiheäksi ja kuumaksi. Käytännössä sytyttäen tai räjäyttäen sen, kun fuusioreaktio tapahtuu.
Suomessa ja Euroopassa tehdään magneettiseen koossapitoon perustuvaa tutkimusta
Vaikka läpimurto on merkittävä, suomalaistutkija uskoo, että sähköntuotanto alkaa tulevaisuudessa todennäköisemmin toisenlaisella menetelmällä. Talan mukaan maailmalla tutkimus ja rahoitus ovat keskittyneet tällä hetkellä suurelta osin magneettisen koossapidon fuusiotutkimukseen. Lasertutkimuksen osuus on Talan arvion mukaan noin 10 prosentin luokkaa.
– Pulssit ja energiantuotanto ovat paljon pidempiä magneettiseen koossapitoon perustuvissa laitteissa. Arvioisin, että jos puhutaan voimalaitoksesta, joka tuottaa fuusiosähkövirtaa pistokkeesta, niin kyllä tämä magneettinen koossapito on kuitenkin lähempänä sitä, sanoo Tala.
Magneettiseen koossapitoon perustuvissa laitteilla on Talan mukaan tulevaisuudessa mahdollisuus tehdä jatkuvatoiminen reaktori, joka tuottaa jatkuvasti sähköä.
– Tässä amerikkalaisessa laserfuusioon perustuvassa menetelmässä pulssin pituus oli nanosekunti eli miljardisosasekunti. On hyvin vaikea nähdä, miten tässä menetelmässä se olisi käytännössä mahdollista, sanoo Tala.
Myös Euroopassa tehdään magneettisen koossapidon tutkimusta. Tähän menetelmään perustuvaa koetuotantolaitosta, ITER-fuusiokoereaktoria, ollaan parhaillaan rakentamassa Ranskaan.
Suomalaiset ovat olleet hankkeessa mukana tekemässä esimerkiksi magneetteja, erilaisia metallikomponentteja, etähallintaa ja erilaisia valmistavia kokeita.
Fuusiosähköä pistorasiasta ehkä 30-luvulla
Talan mukaan fuusioenergiatutkimuksessa on kahden viime vuoden aikana tapahtunut paljon edistystä. EU:n tutkimuslaitos JET Britanniassa saavutti oman ennätyksensä vuosi sitten. Tuolloin onnistuttiin tuottamaan kokeessa 59 megajoulea fuusioenergiaa. Myös yksityiset yritykset ovat investoineet voimakkaasti maailmalla.
– Yksityisellä rahoituksella on tullut isoja firmoja, jotka rakentavat samanlaisia magneettiseen koossapitoon perustuvia laitteita muun muassa Britanniassa ja Yhdysvalloissa.
Tala pitää mahdollisena, että fuusioenergia on sähköverkossa jo 2030-luvulla.
– 2030-luvulla varmaan syötetään sähköä verkkoihin monessakin paikkaa ainakin demonstraatiotarkoituksessa. Onko niistä joku kaupallinen, se jää nähtäväksi, koska se riippuu teknologian lisäksi poliittisista päätöksistä esimerkiksi ilmastonmuutokseen liittyen, toteaa Tala.
Livermoressa lasertutkimus kuitenkin jatkuu. Talan mukaan Livermoren laboratoriossa tutkimuksissa todennäköisesti parannellaan esimerkiksi fuusiokohtion geometriaa ja kokoluokkaa, muutetaan sylinteriä paremmaksi ja vahvistetaan lasereita jatkotutkimuksessa.
– Voisin kuvitella, että se on seuraavien 1–3 vuoden projekti, jotta fuusiovahvistusta saadaan parannettua. Pidemmällä aikavälillä varmaan vuosien päästä ruvetaan miettimään, miten tämä energia saadaan talteen ja sitä kautta tuotettua generaattoreilla sähköä. Ehkä viiden vuoden kuluttua aletaan miettiä tällaisia asioita siellä, ennustaa Tala.
Päästötön energianlähde
Fuusioenergiaa pidetään päästöttömänä energialähteenä. Tuotantoprosessissa syntyy kuitenkin metallijätettä. Vedyn fuusiossa syntyy heliumia ja neutroni. Neutroni sisältää suurimman osan vapautuvasta energiasta ja sen liike täytyy hidastaa, jotta neutronin energia saadaan talteen. Hidastus perustuu esimerkiksi teräsrakenteeseen, jossa olevat vesijohdot keräävät hidastuvan neutronin energian.
– Neutroni aktivoi hidastuessaan terästä, eli siitä syntyy matala-aktiivista, radioaktiivista metallijätettä. Tavoitteena on, että se on niin vähän aktiivista, ettei sitä tarvitse varastoida, tarkentaa Tala.