Ydinfuusion

Ydinfuusio on ydinreaktio, jossa kevyet ytimet yhdistyvät raskaammaksi ytimeksi ja vapauttavat energiaa. Pääasiallinen fuusioenergia tapahtuu auringossa ja muissa tähdissä. Tutkimusala pyrkii kehittämään turvallisia, puhtaita ja käytännössä rajattomia energianlähteitä, jotka voisivat tuottaa suuria määriä sähköä ilman pitkäikäistä ydinjätettä.

Pääasialliset reaktiot ovat kevyiden ytimien fuusio, esimerkiksi deuterium-tritium-reaktio. Tässä reaktiossa syntyy helium-4 ja vapautuu neutroni sekä noin 17,6 MeV energiaa per tapahtuma. Fuusio vaatii erittäin korkeaa lämpötilaa (satoja miljoonia kelvin), riittävän tiheän plasman ja riittävän pitkän aikavälin, jotta energiaa tuotetaan enemmän kuin sen aikaansaaminen vaatii. Tämä asettaa Lawsonin ehtojen kaltaiset kriteerit, jotka kuvaavat tarvittavaa yhdistelmää tiheyttä, lämpötilaa ja aikaväliä.

Tekniset lähestymistavat ovat magnetoitu fuusio (magnetically confined fusion, MCF) ja inertaali fuusio (inertial confinement fusion, ICF). MCF käyttää voimakkaita magneetteja plasman rajoittamiseen, ja tärkeimpiä laitteita ovat tokamakit ja stellatorit. ICF puolestaan pyrkii pakkaamaan polttoaineen erittäin korkeaan tiheyteen lyhyillä laser- tai hiukkasimpulssilla. Kansainvälinen ITER-hanke Ranskassa sekä NIF Yhdysvalloissa ovat johtavia kokeellisia laitoksia; näistä tavoitteena on osoittaa energian nettotuottoa ja hyödyntäminen, mutta kaupallinen sähköntuotanto ei ole vielä toteutunut.

Nykytilanne on, että nettotuottoa energiaksi ei ole saavutettu. Tutkimus etenee, ja fuusion mahdollisuudet tarjoavat potentiaalisen pitkän aikavälin puhtaan energian, kunhan materiaalit, turvallisuus ja kustannukset saadaan hallintaan aikataulussa.