Plasmaet inde i en fusionsreaktor taber energi – især fra kanten. Meget energi. Derfor er det endnu ikke lykkedes at skabe overskud af energi ved fusion. Postdoc Alexander Simon Thrysøe fra DTU Fysik fortæller: ”Jeg forsker i at forstå, hvad der sker med partiklerne på kanten af plasmaet, så vi kan nedbringe tabet af energi lige præcis dér. Det er en af flaskehalsene for, at vi kan producere mere energi i fusionsreaktoren, end vi har tilført for at varme det op.”
Alexander og hans kollegaer Verden over kan godt få det tunge brint og det supertunge brint til at fusionere og frigive energi. Det sker i varm suppe på omkring 150 mio. °C, der siges at være på plasmaform, fordi atomkerner og elektroner er revet fra hinanden ”De enorme temperaturer er nødvendige, for at tilstrækkelig mange af brintkernerne vil fusionere i plasmaet. Lige nu bliver der bare dannet mindre energi ved fusionen, end vi har brugt til at opvarme brintplasmaet.”, fortæller Alexander.
Klimavenlig, ufarlig og vedvarende produktion af energi
”Min drivkraft i mit arbejde er, at jeg er med til at løse en af samfundets helt store udfordringer, samtidig med at jeg forsker i noget spændende fysik”, siger Alexander.
Vi har i verden brug for at kunne producere energi, som ikke bidrager til klimaforandringer ved udledning af drivhusgasser. Der udledes ingen drivhusgasser ved fusionskraft, det er en uudtømmelig energikilde, og det kan produceres hele tiden uafhængig af sol og vind. Derfor ser mange et stort potentiale for fusionsenergi i fremtiden. Ovenikøbet producerer fusionsreaktorer heller ikke langlivet radioaktivt affald. Ved traditionel kernekraft, fission, får vi energi ved at spalte tunge atomkerner, hvorimod lette atomkerner sammensmeltes ved fusion. Det er altså en helt anden proces end ved fissionskraft – på trods af, at begge dele handler om atomkerner.
Science fiction – eller virkelighed?
Hvordan er Alexander endt med at forske i sådan et vigtigt emne, som kan blive fremtidens nye, rene måde at producere energi på? Alexander fortæller, at han har interesseret sig for fysik lige siden folkeskolen, og derfor valgte han senere at læse fysik på Københavns Universitet. Undervejs i studiet søgte han job som hjælpelærer på DTU. Den ene af underviserne forskede i fusionsenergi. Alexander husker tilbage: ”Jeg spurgte ind til, hvad han lavede, når der ikke var studerende, der skulle have hjælp til regneøvelserne. Det overraskede mig, at der rent faktisk blev arbejdet med fusionsenergi. Jeg troede fusionsreaktorer var ren science fiction”. Han skrev senere sin ph.d. i gruppen for plasmafysik og fusionsenergi på DTU.
Et turbulent arbejde
Nu forsker Alexander i de hvirvler af partikler, der viser sig på kanten af plasmaet inde i fusionsreaktoren. Plasmaet svæver i et magnetfelt derinde og bevæger sig rundt og rundt i en ring. Partikel-hvirvlerne er kaotiske og turbulente. Ligesom hvirvler i røgen fra et stearinlys, der lige er pustet ud. ”Det er denne turbulens i plasmaet, jeg forsøger at modellere”, fortæller Alexander. ”Jeg brænder for, at vi lærer at styre plasmaet bedre, så vi minimerer tab af plasma fra kanten og dermed tab af energi. Det kan være nøglen til, at vi får et overskud af energi”, siger han. ” Plasma falder simpelthen af ringen og ud i det næsten tomme, kolde kammer som plasmaet er i. Ligesom de fine, små citronskaller, der falder af, når man river en citron med et fint rivejern. Man kalder området uden for det indesluttede plasma for scrape-off laget, og jeg prøver at beskrive, hvad der sker lige der”, siger Alexander. Det er her, man mister det meste af energien.
”Jeg vil skabe overskud af energi”
Alexander fortsætter: ”Vi skal jo minimere transporten af partikler væk fra det plasmaet der svæver i magnetfeltet. Vi skal øge indeslutningstiden for en bestemt mængde plasma, så vi ikke skal bruge ekstra energi på at tilføre nye partikler og opvarme dem.
”Jeg føler …. Nej, jeg ved, at jeg arbejder med et område af fusionskraft, der er vigtigt for at få overskud af energi i den her type fusionsreaktorer. Hvis fusionsenergi lykkes, er det bare fedt. Så er vi tæt på at have uendelige mængder ren energi. Jeg regner med, at det vil ske i min levetid. Faktisk endda, mens jeg stadig forsker og ikke er gået på pension”, siger Alexander, der er far til to små børn. Forhåbentligt vil Alexanders forskning bidrage til, at hans børn i fremtiden kan forsynes med energi, der ikke skaber yderligere klimaforandringer på Jordkloden.
Af videnskabsjournalist Karina Goyle
Tung brint og supertungt brint smelter sammen under de høje temperaturer i fusionsreaktoren. De tunge brintkerner (2H) indeholder en proton og en neutron, hvor de supertunge brintkerner (3H) indeholder en proton og to neutroner. Når disse to typer brintkerner smelter sammen til helium i plasmaet inde i reaktoren, udsendes en neutron samtidig med, at der frigives energi.
