Den tyske fusjonsreaktoren Wendelstein 7-X skal startes opp om kort tid. Hvis denne teknologien – som kalles en stellarator – virker som den skal, kan den bli en mer stabil og sikker vei mot kommersiell fusjonskraft enn tokamak-teknologien som skal prøves ut i det mer kjente gigantprosjektet ITER. (Foto: Gwurden, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license.)
Den tyske fusjonsreaktoren Wendelstein 7-X skal startes opp om kort tid. Hvis denne teknologien – som kalles en stellarator – virker som den skal, kan den bli en mer stabil og sikker vei mot kommersiell fusjonskraft enn tokamak-teknologien som skal prøves ut i det mer kjente gigantprosjektet ITER. (Foto: Gwurden, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license.)

Ny vei til ubegrenset fusjonsenergi

Gammel teknologi får renessanse og gigantprosjektet ITER får konkurranse.

En tysk utfordrer står opp mot en internasjonal kjempe i kampen om framtidas ubegrensede, rene energikilde – fusjonsenergien.

Utfordreren er fusjonsreaktoren Wendelstein 7-X. Kjempen som utfordres, er ITER, fusjonsreaktoren som er under bygging i Frankrike, ett av verdens største forskningsprosjekter.

Vridd og vrengt

Om kort tid fyrer Max Planck-instituttet opp W7-X for første gang i den gamle østtyske universitetsbyen Greifswald. Da kan drømmen om fusjonsenergi få en ny vri.

Skjønt – her er det ikke snakk om bare én vri. Reaktoren er vridd og vrengt i mange surrealistiske buktninger, som en smultring laget av Salvador Dali.

Buktningene er finberegnet med ett mål for øye – å gjøre det mulig for superledende magneter å holde gassatomer sammen med trykk og temperaturer som i solas indre.






Video fra tidsskriftet Science viser prinsippene bak Wendelstein 7-X og byggingen av reaktoren.

Masse blir energi – masse energi!

Da skjer det samme som i sola: Fire lette atomkjerner presses sammen – fusjonerer – til en tyngre.

Den tyngre veier samlet sett litt mindre enn de fire lette. Noe har blitt borte. Hva har skjedd?  

I beste Einstein-tradisjon er den forsvunne massen omformet til ren energi, nesten uten radioaktivitet. Dette er den løfterike fusjonsenergien. Dette grunnprinsippet er det samme i alle fusjonsreaktorer.

Stjernereaktoren

Men hva er poenget med Wendelstein 7-X? Hva er den kan, som gigantreaktoren ITER ikke kan?

W7-X er konstruert på en annen måte enn ITER. Den bruker et gammelt design fra 1950 som nå har fått en renessanse.

Designet kalles en stellarator. Navnet kommer av det latinske ordet for stjerne – stella. Energien lages jo som i sola og andre stjerner.

Magnetfelt på millimeteren

Kanskje kan stellaratoren vise en ny og bedre vei mot fusjonskraft enn ITER, ifølge en artikkel på nettsidene til tidsskriftet Science.

Alle de tilsynelatende tilfeldige buktningene har ett formål: Å forme magnetfeltet i smultringen med millimeterpresisjon slik at gassatomene holdes på plass under det voldsomme trykket.

Bare et magnetfelt kan gjøre denne jobben. Vanlige vegger ville eksplodert til alle kanter.

Smultringproblemet

Buktningene på magnetfeltet er den nyeste og mest avanserte løsningen av et problem som fusjonskraften alltid har slitt med: smultringproblemet.

Innsiden av en smultring har mindre omkrets enn utsiden. Dermed blir magnetfeltet ulikt på innsiden og utsiden, og gassatomene unnslipper det enorme trykket.

Litt flåsete sagt kan problemet sammenlignes med skøyteløperens: Den som hele tida løper i indre bane – innerst i smultringen – kommer først fram.

Stellaratoren har løst dette problemet på en grovt sagt lignende måte som skøyteløperne – vekslinger underveis. I stellaratoren ordnes disse vekslingene med vridninger av magnetfeltet.

Ustyrlige strømmer

Gigantreaktoren ITER har løst problemet på en annen måte. Der kalles smultringen en tokamak, og ser faktisk ut som en god gammeldags smultring uten surrealistiske vridninger.

Her gjøres vekslingene isteden med magnetfelt i den sammentrykte gassen inni smultringen. Disse magnetfeltene lages med elektriske strømmer i gassen.

Ulempen er at disse strømmene må sendes inn i form av pulser. Strømmene blir ustyrlige. De kan plutselig bryte ut og ødelegge veggene i smultringen.

Mareritt av utfordringer

Stellaratoren summer derimot jevnt og stødig og holder temp og trykk på topp hele tida – vel og merke hvis den virker som den skal.

Og det er ingen selvfølge. Wendelstein 7-X har vært et mareritt av tekniske utfordringer, utsettelser og økonomiske overskridelser.

Det forstår man lettest når utfordringen presenteres slik: Hvordan får du 50 individuelt utformede superledende magneter, hver med en vekt på seks tonn og nedkjølt med flytende helium, til å bli gode naboer med gass som holder hundre millioner grader, sju ganger mer enn inni sola?

ITER-dødaren?

Hvis Wendelstein 7-X blir en flopp, er rundt ti milliarder kroner investert i noe som kanskje kan bli nyttig for grunnforskningen.

Hvis reaktoren i Greifswald derimot virkelig holder hva den lover, kan utfordreren vise en ny vei mot kommersielle fusjonskraftverk.

Da kan den 16 ganger dyrere gigantreaktoren ITER i verste – eller beste – fall bli utdatert før den overhodet er bygget.

Lenker:

Daniel Glery: The bizarre reactor that might save nuclear fusion, Science 21. Oktober 2015

Wendelstein 7-x, informasjonsside fra Pax-Planck-Instistut für Plasmaphysik

Powered by Labrador CMS