Prómeþeifur til stjarnanna á ný

Vísindamenn og verkfræðingar hafa áratugum saman freistað þess að beisla afl sólstjarnanna. Kjarnasamruni er undirstaða lífs eins og við þekkjum það. Stórkostlegt ferli þar sem náttúrulögmál alheimsins kristallast í svo gott sem eilífri orku. Maðurinn hefur takmarkaða reynslu af því að meðhöndla kjarnasamruna, við sjáum hann á hverjum degi á himninum en höfum aðeins framkallað hann í augnablik með kjarnavopnum.

Hænuskrefin telja

Síðasta öld var í raun forleikur að þróun kjarnasamruna. Framfarir í kjarneðlisfræði, þróun kjarnavopna og tilraunir með kjarnakljúfa marka grýtta vegferð í átt að hinum altæka orkugjafa. Framfarirnar hafa þó verið hægar.

„Strax á 6. áratugnum voru menn bjartsýnir á að sigrast á kjarnasamruna. Þá voru menn búnir að tækla kjarnaklofnun,“ segir Ágúst Valfells, doktor í kjarnorkuverkfræði við HR. „Þegar maður skoðar kennslubækur frá 1950 er talað um kjarnasamruna innan þrjátíu ára. Bækur frá 1980 lofa síðan því sama árið 2010.“

Engu að síður hafa stór skref verið tekin. ESB, Bandaríkin, Rússland og önnur iðnveldi tóku höndum saman árið 2007 og hófu byggingu á langstærsta samrunaofni veraldar, ITER, í Suður-Frakkland. Ofninn verður 23 þúsund tonn og 840 rúmmetrar af vetnisplasma munu flæða um kleinuhringslaga holrúm hans. Vísindamenn vonast til að hann muni framleiða 500 MW þegar hann verður tekinn í fulla notkun árið 2027.

Samrunaofn á stærð við frystikistu

Hönnun ITER byggir á tilraunum Sovétmanna árið 1956 með Tokamak-ofna en í dag eru hugmyndir um annars konar hönnun. Í leynilegri rannsóknarmiðstöð bandaríska hergagnaframleiðandans Lockheed Martin hafa vísindamenn unnið að þróun mun minni og skilvirkari samrunaofns. Fyrirtækið tilkynnti á dögunum að vísindamennirnir hefðu yfirstigið helstu þröskulda við hönnun ofnsins. 

Lockheed Martin lofar frumgerð innan fimm ára og fullbúnu tæki eftir áratug. Ofninn er hlægilega lítill miðað við ITER eða á stærð við þotuhreyfil og beitir nýstárlegri aðferð þar sem segulsviðið sem beislar vetnisplasma þrengist við báða enda (eins og karamella). Lockheed fullyrðir að þessi litli samrunaofn geti virkjað 100 MW af orku. Í þessu samhengi er viðeigandi að benda á að afl Kárahnjúkavirkjunar er 690 MW.

Altæk orka, altækar breytingar

„Það sem gerir þessa vél hjá Lockheed Martin merkilega er stærð hennar,“ segir Ágúst. „Þetta snýst ekki bara um að fá meiri orku heldur einnig að það kosti ekki óheyrilega mikið að fá hana.“

Félagsleg, pólitísk og umhverfisleg áhrif ódýrs og skilvirks samrunaofns eru yfirþyrmandi þar sem aðgengi að hreinni og umhverfisvænni orku verður stóraukið.

„Við verðum auðvitað að hafa í huga að á sínum tíma voru sömu vonir bundnar við kjarnaofna. En það yrði náttúrulega algjör bylting að fá svona tæki eins og Lockheed lofar. Að fá kjarnasamruna á samkeppnishæfu verði hefði gríðarlega afleiðingar. Aðgangur að auðlindum væri ekki lengur vandamál.“



Hvað er samruni?

Ljósið og hitinn frá sólinni er afurð samruna. Hann á sér stað þegar vetniskjarnar renna saman og mynda þyngri atóm. Þetta er uppgötvun Einstein (E=mc²) þar sem massi (m) og orka (E) eru jafngildi. Þar sem hraði ljóss (c, eða fastur hraði) er svo mikill er auðvelt að umbreyta litlum massa í gríðarlega orku