Är det kommersiella genombrottet för fusionsenergin här?

En två meter vid cirkel av röd tejp på golvet markerar drömmen att skapa kontrollerad fusion – det som många menar är svaret på världens energiproblem. Det är nämligen där – på Alfvénlaboratoriet på KTH i Stockholm – som startup-företaget Novatron Fusion Group ska bygga en fusionsreaktor i samarbete med högskolan.

Fusion har gäckat forskarna i över 70 år och det finns till och med ett slitet skämt om att teknikens genombrott alltid ligger 30 år in i framtiden.

För det är inte ett lätt uppdrag utan handlar om att skapa liknande förutsättningar på jorden som de som finns i solens centrum. Då måste innanmätet i reaktorerna hettas upp till 150 miljoner grader så att atomkärnorna kan frigöra sig ur sina skal och börja fusionera i ett brinnande gasmoln.

Många fusionsreaktorer – inklusive denna – använder sig av supraledande magneter. I direkt anslutning till reaktorns väggar skapas en extremkyla som bara ligger 4 grader över den absoluta nollpunkten – minus 273 grader.

– På så sätt kan magnetspolarna som omger reaktorn bli supraledande och skapa det extremt starka magnetfält som krävs för att stabilisera den upphettade plasman där fusionen mellan atomerna sker, säger Thomas Jonsson, universitetslektor på KTH.

Han visar Alfvénlaboratoriets gamla fusionsreaktor som installerades 1994. Den används inte för skarpa fusionsexperiment utan för forskning kring hur man på bästa sätt kan stabilisera plasman med hjälp av magnetism, berättar Thomas Jonsson.

Just att komma upp i tillräckligt höga temperaturer och skapa starka magnetfält för att hålla plasman kontinuerligt intakt inuti reaktorn är den stora utmaningen.

– Det handlar om att skapa ett magnetfält som kan minimera värmeförlusterna. Om dessa förluster blir för stora behöver vi tillföra mer energi för att hålla temperaturen uppe än vi får ut ur processen, säger Thomas Jonsson.

Novatrons koncept bygger inte på den vanligaste modellen för dagens fusionsreaktorer – tokamak som har formen av en badring i vilken magnetfältet som rör sig runt plasman bildas.

Novatrons reaktor har i stället en konkav cylinder och bygger på en idé av Jan Jäderberg som också är företagets grundare. Tanken är att magneter som placeras på ett speciellt sätt i Novatronen ska spegla partiklarna och stabilisera plasmat.

– På så sätt kan man hålla samman plasmat genom de starka konkava magnetiska väggarna som skapas och som är nödvändiga för att hantera den värme som behövs för att få en fusion, säger Novatrons vd Peter Roos.

Företaget har en ambitiös tidsplan. Redan innevarande år ska Novatron 1 stå klar. Då ska man testa om konceptet för magnetisk inneslutning fungerar.

– Då vet vi om vi kan ta nästa steg och bygga Novatron 2 som är en större maskin som kommer att arbeta med högre temperaturer.

Målet är att bygga ett fungerande kraftverk, Novatron 4, under 2030-talet men det är så klart fortfarande högst osäkert, konstaterar Peter Roos.

– Givet att vi får positiva resultat ur de två första versionerna så tror vi på en fungerande maskin någon gång under 2030-talet men det förutsätter att vi kan samarbeta med andra fusionsprojekt runt om i världen och att politiken är med på banan.

Och Novatron är inte ensamt. Det rör på sig överallt i fusionsvärlden just nu. Olika initiativ genomför lyckade experiment och varje gång flyttas positionerna fram en liten bit. En kontinuerlig fusion är inom räckhåll, menar allt fler.

I december meddelade till exempel Lawrence Livermore-laboratoriet i USA att man lyckats få ut mer energi i en fusionsprocess än vad som tillsattes. En milstolpe, enligt många, även om det experimentet bygger på en annan teknik.

Thomas Jonsson håller med om att branschen vädrar morgonluft.

– Vi har gjort stora framsteg i vår förståelse och förmåga att räkna på de fysikaliska processer som avgörande när man designar ett fusionskraftverk. Men det återstår en hel del forskning och utveckling, framför allt på större anläggningar.

Han är själv inblandad i ett sådant experiment i Oxford. Där lyckades forskarna i början av 2022 hålla en fusionsprocess i gång under 5 sekunder och producera 59 megajoule (MJ) energi, ett rekord.

I experimentet använde man också väteisotoperna deuterium och tritium som är det bränsle som de framtida reaktorerna ska drivas med.

– På JET tillförde vi mer energi än vi skapade. Men trots detta var det ett stort framsteg eftersom processen skedde som vi förväntade oss, säger Thomas Jonsson.

– Men vi måste ha tillgång till en större anläggning som kan komma upp i högre temperaturer för att producera mer energi än vi tillför, fortsätter han.

Därför byggs nu ITER i staden Cadarache i södra Frankrike  som ska vara klar 2025.

– De första skarpa experimenten med riktigt bränsle i ITER planeras till 2035. Då hoppas vi kunna komma upp i sådana temperaturer för att hålla plasman intakt en längre tid. Målet är att få ut tio gånger mer effekt än vi stoppar in.

Nästa steg blir att bygga ett riktigt kraftverk, DEMO som planeras till 2040-talet. Den ska i sin tur bli en demonstrationsreaktor för de första kommersiella fusionskraftverken är det tänkt.

– Det är så klart fortfarande långt bort men tanken är att kommersialiseringen ska komma i gång någon gång på 2050 talet, säger Thomas Jonsson.

Det finns ytterligare en ingrediens som driver på utvecklingen just nu. De senaste åren har stora kapitalflöden styrts mot olika startupföretag. Novatron är ett exempel. Ett annat är det amerikanska Commonwealth Fusion Systems som har sitt ursprung från fusionslaboratoriet vid universitetet MIT i Boston.

– Nu har man kommit till en punkt där så många frågor är lösta att man faktiskt kan se en lösning för hur fusion skulle kunna fungera och då har man börjat satsa, säger Peter Roos.

Anna Davour på tidningen Forskning & Framsteg har följt arbetet med att försöka realisera fusionstekniken länge. Hon håller med om att startupbolagen är en vitamininjektion, men tyckar också att media har en tendens att överdriva de lyckade experimenten med stora rubriker om "genombrott och milstolpar".

– Fusionstekniken är ett väldigt spännande forskningsfält och går man i mål öppnar sig stora möjligheter men risken är att allmänheten till slut uppfattar det som tomma löften och tappar intresset för den här spännande tekniken.

Hon manar till sans. Det finns stora utmaningar kvar. Framför allt inom material- och bränslehanteringen och det är mycket oklart när de första kraftverken kan kopplas upp på elnätet, menar hon.

– Att faktiskt kunna bygga reaktorer som klarar av de stora påfrestningarna och den extrema hettan och starka neutronstrålningen är den största utmaningen.

Även vilket bränsle som ska användas och hur det ska tas fram måste lösas

– Till exempel behöver vi utveckla teknologin för hur vi ska skapa tritium från litium. Tekniken finns på papper, men vi behöver en fusionsanläggning som producerar tillräckligt många neutroner för att testa detta, säger Thomas Jonsson.

Så när kommer då det stora kommersiella genombrottet för fusionsenergin? Kanske om 30 år…

Läs även: Eu-kravet: Sverige måste exportera el

Läs även: Sverige tar EU-klubban med en gäspning