Stefan er i flyveren på vej til England. Med sig har han sin bærbare computer og en masse viden. Viden om, hvordan man kan måle på plasma. Hvordan man mest effektivt kan opvarme plasma til en temperatur på omkring 100 mio. grader og derefter måle, hvor mange ioner, der er i plasmaet. Det hele foregår ved hjælp af mikrobølger, som sektionsleder Stefan Krag Nielsen og hans fusionsgruppe på DTU Fysik er specialister i.
De informationer, viden og erfaringer Stefans gruppe har, bidrager til at kunne give bæredygtig energi til alle i fremtiden. Det handler nemlig om fusionsenergi.
I England skal Stefan møde Mikhail Gryaznevich, der har været med til at udvikle verdens største fusionsmaskine, JET, som led i et offentligt forskningsprojekt. Nu har Mikhail og nogle af hans kollegaer stiftet en privat virksomhed, Tokamak Energy, der vil udvikle og levere kommercielle fusionskraftværker. Deres plan er være klar om cirka 10 år.
Udveksling af viden og kunnen
Det kan lyde nærmest som industrispionage at dele viden og erfaringer med et privat firma. Men det er det ikke. DTU og Tokamak Energy får gensidigt noget ud af hinanden på deres fælles mission om at realisere fusionsenergi til samfundet. Deres samarbejde baserer sig på, at har været forskningskollegaer i mange årtier.
Stefan siger: ”DTU hjælper Tokamak Energy med at diagnosticere det plasma, der bliver skabt inde i fusionsmaskinen. I plasmaet foregår fusionsprocesserne under frigivelse af kæmpestore energimængder. Men det sker kun, hvis der er den rette temperatur og tæthed af ioner i plasmaet. Vi fra DTU er eksperter i at analysere os frem til hvor mange ioner, der er i plasmaet og hvorhenne de befinder sig. Det gør vi ved at måle, hvordan mikrobølger bliver spredt i plasmaet”.
Det er næsten på samme måde, som når man ud fra ringbølger på en stille vandoverflade på en sø, kan analysere sig frem til, hvor en fisk sprang op for et sekund siden.
”Vi har på DTU unik viden om, hvordan man producerer mikrobølge-måleudstyr samt tilhørende databehandlingsprogrammer. Det er afgørende for at gøre fremskridt inden for fusionsenergien, at vi kan beholde ionerne i plasmaet og undgå, at de diffunderer væk for hurtigt, da det vil medføre tab af energi”, fortæller Stefan.
Lige nu er der ingen, der i længere tid kan skabe overskud af energi ved menneskeskabte fusionsprocesser. Men det, tror mange, vil ændre sig – måske allerede om 10-15 år.
Byttehandel
Stefan og resten af DTU-gruppen har viden, som den private virksomhed Tokamak Energy gerne vil være i besiddelse af. Men Tokamak Energy har også noget, DTU gerne vil have. DTU har permanent lånt Tokamak Energys første plasmamaskine, tokamakken NORTH, som nu står på DTU Campus ved Lyngby 15 km nord for København og laver 100.000 grader varmt plasma flere gange ugentligt. Her eksperimenterer både forskerne og de studerende med det brandvarme plasma. ”I maskinen kan vi udvikle og afprøve vores målemetoder til at finde ud af plasmaets tilstand. Det er den eneste maskine i hele Norden, der kan skabe plasma med så høje temperaturer”, fortæller Stefan.
Tokamak Energys fusionsmaskine
Princippet i en tokamak er, at plasmaet holdes sammen af et magnetfelt. De ladede ioner i plasmaet snor sig rundt langs magnetfeltet, da magnetfeltet hele tide afbøjer ionernes bane.
Tokamak Energys nyeste påfund er at skabe magnetfeltet ud fra superafkølede (-225 °C) elektrospoler, der er lavet af smalle 0,1mm tykke bånd af det sjældne, superledende stof bariumkobberoxid. Pointen med superledende materiale er, at det ikke har elektrisk modstand og som følge heraf er i stand til at have meget større strømstyrker uden at tabe energi i form af varme. Den enorme strømstyrke i de superledende spoler skaber et kolossalt stærkt magnetfelt, der kan holde plasmaet fanget i længere tid.
Iskolde højtemperatur superledere bruges
For mange superledende materialer gælder, at de skal være afkølet til nær det absolutte nulpunkt på minus 273,15 °C for, at de er superledende og selv for meget store strømstyrker ikke mister energi til varme i lederen. Men Tokamak Energy har fundet på at anvende stoffet bariumkobberoxid, som ikke behøver at være nedkølet nær så meget, kun til omkring minus 225 °C for at være superledende. Dermed sparer Tokamak Energys fusionsmaskine meget energi på at køle ned. Med disse såkaldte højtemperatur-superledere har Tokamak Energy bedre mulighed for at skabe mere energi ud fra fusionsprocesserne end der er gået til at få dem til at ske. Et område med vakuum rundt om plasmaet sørger for, at det 100 mio. grader varme plasma ikke afkøles af de nærtliggende, iskolde superledende spoler på minus 225 °C.
Tokamak Energy regner med, at de superledende spoler betyder, at de kan holde plasmaet, og dermed fusionsprocesserne, kørende i flere dage. Når først fusionsprocesserne begynder i plasmaet, skal maskinen kun bruge energi til de pumper, der køler spolerne ned. Til sammenligning kan JET i England, den største tokamak i drift, lige nu kun køre 30-35 sekunder ad gangen for, at dens almindelige kobberspoler ikke bliver for varme.
Fusionsmaskiner er stadig på et forskningsstadie, Og ingen fusionsmaskiner leverer i dag overskud af energi – men det er tæt på. Det vil forhåbentligt ændre sig – med kreative hjerner og såvel offentlige som private investeringer til at pushe udviklingen af fusionsenergi til el-nettet.
Tokamak Energy har allerede oplevet rekordstore investeringer i firmaet på de seneste. Der er blandt de seks fusionsvirksomheder i verden med størst private investeringer. ”Det er virkelig imponerende og til stor inspiration, at Tokamak Energy har fået pensionsselskaber og private fonde til at investere i en mulig fremtidig bæredygtig energiproduktion. Det booster jo udviklingen frem mod at kunne producere fusionsenergi”, understreger Stefan.
Af videnskabsjournalist Karina Goyle.