Fuusioennergian

Fuusioenenergian (fusion energy) tarkoittaa energian vapautumista, kun kevyet ytinytimet yhdistyvät raskaammiksi ytimiksi fuusion reaktioissa. Tämä prosessi muistuttaa auringon toiminnan periaatetta ja tarjoaa potentiaalisesti erittäin suurta energiatiheyttä sekä suhteellisesti vähäisiä pitkäikäisiä ydinjätejä.

Yleisimmässä tutkituissa fuusion reaktioissa kevyet ytimet, kuten deuterium ja tritium, liittyvät muodostaen heliumytimen ja neutronin, vapauttaen noin 17,6 MeV energiaa. Muita reaktioita, kuten deuterium–deuterium- tai protoni-11B-fuusio, tutkitaan, mutta D-T-reaktio on tutkimuksen painopiste, koska se vaatii kohtuullisen korkeita lämpötiloja ja tarjoaa suurimman energian takaisin.

Soveltamistavat jakautuvat kahteen pääkategoriaan: magnetinen fuusio ja inkursion fuusio. Magnetisessa fuusiossa plasma pidetään magneettikenttien sisällä suurissa laitteissa, kuten tokamakeissa tai stellaratoreissa. Inkursion fuusiossa käytetään erittäin lyhyitä, vahvoja lasersäteitä tai hiukkas-impulsseja polttoainepelin nopeaan puristamiseen ja kuumentamiseen.

Polttoaineet ja turvallisuus: fuusio käyttää pääosin deuteriumia, jota on runsain mitoin merivedessä, ja tritiumia, jota tuotetaan litiumin avulla reaktorin sivussa. Fuusion tulevaisuuden etuna on korkeasti energiaa tuottava polttoaine, mahdollinen vähäisempi pitkien aikojen jätteen syntyminen ja potentiaalisesti turvallisempi toimintaperiaate, sillä ketjureaktio ei yllä samankaltaisiin olosuhteisiin kuin fissioreaktiossa ilman erityisiä toimenpiteitä.

Haasteet: netton energiantuotannon saavuttaminen (Q>1), plasma- ja materiaalikestävyyden ratkaiseminen neutronisäteilyn vaikutukselle, kustannukset sekä suurien laitosten suunnittelu ja ylläpito. Nykypäivän tutkimus kuitenkin etenee useilla rintamilla.

Nykytilanne ja näkymät: suurimmat ohjelmat, kuten ITER, tähtäävät demonstraatioon korkealla Q-arvolla ja palavan plasman osoittamiseen, kun taas NIF:n kaltaiset kokeelliset laitteet tekevät edistystä fuusion voiton ja energian tuotannon ymmärtämisessä. Vaikka fuusio on lupaava keino perusvoiman tuottamiseen, kaupallinen fuusio ei ole vielä toteutunut, ja sen kaupallinen vaikutus on mahdollinen aikaisintaan useiden vuosikymmenien päässä.