Fusionsreaktorer kan byggas bara i internationellt samarbete

av Jevgenij Velichov Forum 1982-20, sida 22-23, 15.12.1982

Taggar: Teman: fusionsreaktorer

FUSIONSREAKTORER KAN BYGGAS BARA I INTERNATIONELLT SAMARBETE

De första Tokamak-maskinerna utvecklades vid Atomenergiinstitutet i Moskva. Numera är flera tokamaker i användning vid institutets avdelning för plasmaforskning. I tokamakerna kan plasma, som upphettats till flera miljoner grader, hållas stabilt.

• Endast en liten del av den energi som frigörs i solen kan utnyttjas på jorden. Med hjälp av växter, mineral, vatten- och luftströmmar samt solbatterier kan solens energi utnyttjas för människans behov, men dessa möjligheter står inte i relation till mänsklighetens kraftigt ökande behov av energi. Försöken att på jorden efterapa de termonukleära processer som sker i solen har sina rötter i det tidiga SO-talet. Nu är vi mitt inne i en intensiv försöksperiod och fusionsproblemets lösning skymtar vid horisonten.

22

Fördelar med fusionskraft

Obegränsad tillgång till det överallt förekommande och = lättillgängliga bränslet — väteisotoperna deuterium (ur havsvatten) och tritium (ur litium) — var det främsta argumentet för fusions programmens utveckling trots alla svårigheter som mötte. Även sådana fördelar som mycket stor ekologisk renhet och säkerhet är uppenbara.

Kärnenergins övergång till fusionskraft underlättar lösningen av proble met med det radioaktiva avfallet. Den neutronstrålning som uppstår under fusionsreaktionen bör helt och med nytta kunna absorberas under energiproduktionen och framställningen av tritium ur litium. Och den radioaktivitet som alstras i reaktorskyddet genom bestrålning kan reduceras till ett minimum genom val av konstruktionsmaterial.

Tar man i betraktande den miljöpåverkan som sker både under tillverkningen av de energiproducerande aggregaten, bränsleutvinningen, transpor Forum 20/82

Den mest löftesrika och naturligaste metoden att lösa energiproblemet är idag fusionskraften (= energi frigörs vid fusion av lätta atomkärnor), säger Jevgenij Velichov i denna artikel. Jordens energiförsörjning bygger ju de facto på fusionsenergi - det är solens termonukleära energi mänskligheten ytterst lever av.

ten och själva energiutvinningen kan fusionskraftverket bli renare än alla andra typer av kraftverk, oavsett om det är mineralbränslen eller förnybara energikällor som kommer till användning.

Ett mycket stort plus för fusionskraften är dess säkerhet, som bygger på själva funktionsprincipen. När fusionsreaktorn är i drift behövs det bara en begränsad mängd deuterium och tritium i kammaren. De lätta grundämnenas kärnor är de mest kompakta bränsleslag som finns. 1 g uran-235 ger vid fission (dvs delning av tunga kärnor i nuvarande kärnkraftverk) lika mycket energi som 2,5 ton kol. I g väteisotoper ger vid fusion fyra gånger så mycket energi!

Fusionsförloppet kan inte ge upphov till en självalstrande kedjereaktion. Varje fel i anläggningen leder omedelbart till att reaktionen slocknar.

Tokamakerna

Först försökte man alstra högtemperaturplasma och isolera det från inneslutningens väggar med hjälp av kraftiga elektriska urladdningar i gas. Men en sådan urladdning var inte stabil.

Forskning gav vid handen att plasmat kunde stabiliseras med hjälp av ett kraftigt längsgående magnetfält. Det

Forum 20/8 bekräftades experimentellt, men samtidigt klarlades att plasmat förlorade energi genom urladdningselektroderna. För att höja plasmats temperatur gick man över till ett torussystem utan elektroder (torus står för den bilringsformade kammare där atomkärnorna ska sammansmälta).

Den första anläggningen av denna typ byggdes 1955 i Moskva och döptes till Tokamak efter de första bokstäverna i orden toruskammare och magnetspole (spole = katusjka på ryska). Fram till 1970 byggdes Tokamakmaskiner av olika slag i Sovjet och man fick goda resultat när det gällde att erhålla och innesluta plasma med temperaturer upp till 10 miljoner grader.

Idag finns i världen ett femtiotal fungerande anläggningar av typ Tokamak.

Tillsammans med forskare i hela världen

Det internationella samarbetet får allt större betydelse inom fusionsforskningen. Redan 1956 framträdde den sovjetiska kärnforskningens förgrundsgestalt Igor Kurtjatov på det brittiska atomforskningscentret Harwell och berättade detaljerat om de sovjetiska experimenten på fusionsområdet. Sedan dess pågår ett internationellt

I den experimentelJa termonukleära anläggningen Ögra-4 har man lyckats lösa Hera invecklade ingenjörstekniska och vetenskapliga problem. Nya plasmaforskningsmetoder och magnetsystem för supraledning m m har realiserats.

samarbete, enastående vad omfattning och effektivitet beträffar.

Sovjetunionens forskare berättade om Tokamakmaskinerna men kunde i gengäld senare vid utvecklingen av nya modeller ta hänsyn till erfarenheterna från engelska och amerikanska anläggningar.

Samarbetet begränsades inte enbart till utbyta av information. 1968 gjordes ett sovjetisk-brittiskt experiment för att med hjälp av engelsk utrustning diagnostisera plasmat i tokamak T-3A. Det bekräftade de mätningsresultat som erhålls med hjälp av olika metoder. Det blev möjligt att samordna sovjetiska och engelsk-amerikanska resultat och Tokamakanläggningarnas höga effektivitet blev uppenbar.

Tokamakerna har på kort tid blivit den dominerande forskningsriktningen i de flesta nationella och numera också internationella program.

I överenstämmelse med samarbetstraditionen föreslog sovjetiska forskare 1978 att det skulle byggas en internationell fusionsreaktor. På olika anläggningar har man nu nått enskilda värden nära dem som krävs i en reaktor. Temperaturen kan tex passa med plasmatätheten och inneslutningstiden är mindre än vad som behövs. Om alla de enskilda resultat som uppnåtts på olika maskiner kunde förenas i en och samma maskin skulle man uppenbarligen ha kommit närmare en lösning. Men då behövs en större anläggning. Och en större anläggning kostar naturligtvis mer.

Inget enskilt land har hittills vågat bygga en sådan reaktor, fast alla väntar att man på detta sätt snabbt ska nå framgång. Det kan man endast göra i samarbete.

Till en början var somliga skeptiska till det sovjetiska förslaget, liksom till det tidigare förslaget att avslöja de termonukleära hemligheterna. Men nu har det fått allmänt stöd.

Till grund för projektet tog man det mest utvecklade Tokamakschemat. Maskinen döptes till Intor, dvs internationell Tokamakreaktor.

Under det internationella atomenerglorganet i Wien, IAEA, deltar cirka 300 experter från Sovjet, USA, Europa och Japan i arbetet på att välja ut de huvudpremisser — fysikaliska, tekniska och ekonomiska — som ska läggas till grund för Intor.

Sovjet, Finland och Österrike har erbjudit sig att bli värdland för projektet.

Man hoppas att med Intor nå resultat av avgörande betydelse inte bara för alla nationella och internationella fusionsprogram utan överhuvudtaget för all energiforskning.

Jevgenij Velichov (APN) 23