Fissiosta fuusioon

Fissioreaktiossa halkaistaan uraaniytimiä kevyemmiksi ytimiksi, jolloin vapautuu energiaa, pieni määrä ainetta muuttuu energiaksi, lämmöksi. Fuusioreaktiossa kaksi kevyttä atomiydintä sulautuu yhteen eli fuusioituu muodostaen raskaamman atomiytimen. Samalla vapautuu suuri määrä energiaa. Ytimet ovat positiivisesti varattuja ja hylkivät siksi toisiaan. Fuusioreaktio voi tapahtua, jos ytimien nopeus törmäyksessä on riittävä voittamaan hylkivän voiman. Fuusion korkeaa lämpötilaa tarvitaan aineen olomuodon muutokseen plasmaksi, jossa fuusio voi helpommin tapahtua.

Fuusio on vaihtoehto suuren mittakaavan energiantuotantoon. Sen ympäristövaikutukset ovat vähäiset, ja valtavat polttoainevarat ovat jakaantuneet maapallolla tasaisesti. Fuusiovoimalaitokset soveltuisivat hyvin sähkön peruskuorman tuotantoon. Niillä voidaan tuottaa myös vetytalouden perustaksi tarvittavaa vetyä.

Eurooppalainen fuusiotutkimus tähtää toimivaan reaktoriin. Englannissa toimivassa fuusiokoelaitoksessa JET:ssä (Joint European Torus) on kehitetty mm. Tokamak-tyyppistä fuusioreaktoria, joka on osoitettu tieteellisesti toimivaksi. Fuusiotehon maailmanennätys 16 MW saavutettiin sillä vuonna 1997. Seuraavaksi teknistä toimivuutta tutkitaan Etelä-Ranskan Cadaracheen rakennettavalla yli 400 MW:n tehoisella ITER:llä, jolla ei vielä ole täyttä tritiumhyötöä tai sähköntuottoa. Vuoteen 2020 mennessä sen avulla tulisi selvittää Tokamak-reaktorien tekninen toteutettavuus. ITER:n jälkeen on suunniteltu rakennettavan demonstraatiovoimala, joka tuottaisi merkittävästi sähkötehoa ja olisi tritiumin suhteen omavarainen.

ITER-hankkeeseen osallistuvat muun muassa EU-maat, Venäjä, USA, Japani ja Etelä-Korea. Suurimman osan hankkeen kuluista maat hoitavat toimittamalla tarvittavat osat reaktoriin. Suomalaiset yliopistot osallistuvat ITER-projektiin muun muassa tutkimalla eri yliopistoissa plasma- ja materiaalifysiikkaa ja luomalla testiympäristön ITER:n Tokamak-reaktorin huoltojärjestelmälle. Tutkimusta tehdään VTT:llä, TKK:lla, HY:ssä, TTY:ssä ja LTY:ssä.

VTT (Valtion teknillinen tutkimuskeskus)
TKK (Teknillinen korkeakoulu)
HY (Helsingin yliopisto)
TTY (Tampereen teknillinen yliopisto)
LTY (Lappeenrannan teknillinen yliopisto)

FUSION - Fuusioenergian teknologiaohjelma

ITER  on seuraava askel kehitettäessä kaupallista fuusioreaktoria. projektin perusta on kansainvälisessä yhteistyössä ja monissa yhteisissä teknologia-, tutkimus- ja kehityshankkeissa. tulee tuottamaan yli 400 MW fuusiotehoa 6 minuutin jaksoissa. Toiminta-aikaa tullaan myöhemmin pidentämään, kunnes saavutetaan tilanne jossa tehoa tuotetaan jatkuvasti. Pääomakustannukset ovat n. 4,6 miljardia euroa (vuoden 2000 rahassa). Perustuu tieteellisiin tutkimustuloksiin, jotka on saavutettu eri puolilla maailmaa sijaitsevilla koelaitteilla. Rakentaminen kestää 8-10 vuotta, ja laitetta tullaan käyttämään noin 20 vuotta. Yhteistyötä tehdään kansainvälisen atomienergiajärjestön IAEA:n suojeluksessa. ITER:n strategisena tavoitteena on demonstroida rauhanomaisen fuusioenergian teknistieteellinen toteutettavuus. ITER:n rinnalla tehdään pitkän aikavälin tutkimus- ja kehitystyötä demonstraatiovoimalaa silmälläpitäen. (Lähde: Euroopan fuusiotutkimusohjelman tutkimushankkeet.)

ITER (ITERin virallinen sivu)
European Fusion Development Agreement -hankke (EFDA)

Tutkimuksia
ITER research at IHA