Energi
Første kommersielle fusjonsprosjekt kunngjort
Legg til Securities.io blant dine foretrukne kilder på Google
Fusjon, den ultimate energikilden
Ettersom stabile, pålitelige, rimelige og karbonnøytrale energikilder blir et stadig mer presserende problem, har alle øynene vært rettet mot kjernekraftløsninger.
Dette inkluderer kjernefisjon, eller splittingen av tunge atomer som uran, thorium eller plutonium. Denne teknologien gjør et dramatisk comeback på bakgrunn av utfasing av kull- og gasskraftverk, til tross for behovet for baseload-strømproduksjon, samt trendene med elektrifisering av transport, oppvarming og industriell produksjon.
Det er imidlertid ikke uten problemer, selv for den mer avanserte fjerde generasjonen av kjernekraftverk. Mest bemerkelsesverdig er at det fortsatt innebærer håndtering av svært radioaktive materialer, noe publikum fortsatt er skeptisk til og som aldri vil bli helt miljønøytralt.
Dette er grunnen til at forskere har sett på løftene fra kjernefysisk fusjon, som smelter sammen atomer som hydrogen, samme fenomen som driver solen.
Kilde: Nature
Dette ville bruke et drivstoff som er det mest abundante elementet i universet og kun produsere ufarlig helium eller litium. Det ville også være kraftig nok til å gjøre praktisk talt uendelig energi tilgjengelig, uten risiko for eksplosjon eller ukontrollert kjedereaksjon.
Problemet er at det å skape de nødvendige forholdene er så vanskelig å oppnå at ingen fusjonsreaktor har kommet i nærheten av kommersialisering hittil.
Dette kan endre seg på mindre enn et tiår, i hvert fall ifølge Commonwealth Fusion Systems (CFS). Selskapet har nettopp kunngjort at de går mot å bygge den første kommersielle fusjonsreaktoren i Virginia.
CFS-reaktorprosjektet
Commonwealth Fusion Systems har som mål at deres ARC-reaktor skal generere 400 MW for Virginias strømnett, noe som er nok til å forsyne 150 000 hjem.
Dette er et radikalt fremskritt for feltet kjernefysisk fusjon, da det alltid har virket som om den første oppskaleringsreaktoren var 20–30 år unna. Selv det massive internasjonale prosjektet ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) forventes ikke å bli ferdig før 2039.
Til sammenligning er CFS-reaktoren planlagt å bli bygget på en tomt eid av energiselskapet Dominion (D ). De ser det som gjennomførbart allerede tidlig på 2030-tallet.
“Våre kunders økende behov for pålitelig karbonfri kraft drar nytte av så mangfoldig en meny av kraftgenereringsalternativer som mulig, og i den ånden er vi glade for å bistå CFS i deres innsats.”
Edward H Baine – president i Dominion
Commonwealth Fusion Systems
CFS-teknologi
For å forstå hvor realistisk dette prosjektet er, må vi se på CFS sin historie. Selskapet ble spin‑off fra MIT i 2018 og har samlet inn 2 milliarder dollar siden, særlig fra den italienske oljegiganten Eni. CFS utvikler en fusjonsreaktor basert på den «klassiske» tokamak‑designen, som danner en plasma i en torus (donut‑form).
Kilde: DOE
(Du kan lære mer om kjernefysisk fusjon og ulike reaktordesign i “Nuclear Fusion – The Ultimate Clean Energy Solution on the Horizon” og superledning i “Progress In Superconductivity Making Way For A New Technological Revolution”)
CFS bruker høytemperatur‑superledende (HTS) magneter utviklet i samarbeid med MIT. De vil kontrollere og komprimere deuterium‑tritium‑plasmaen for å skape kjernefysisk fusjon.
Et flytende «teppe» fanger denne energien som varme, og overfører den deretter til vann som driver en dampturbin for å generere strøm. Deuterium er tilgjengelig nesten overalt og kan filtreres fra sjøvann, mens ARC‑tepper naturlig vil produsere tritium.
I 2021 utviklet den et 20‑tesla HTS‑magnet, en forbedring på 100–1 000× i forhold til tidligere magnetytelse og den største som noen gang er bygget.
Disse magnetene er nå montert i et nytt, rekordbrytende design kalt Central Solenoid Model Coil (CSMC). I 2024 publiserte selskapet også sin teknologi for et høystrømtetthets‑, høytemperatur‑superledende kabel som leverer strøm til disse magnetene.
Drivstoffbruken vil være svært kompakt, som for alle kjernefysiske fusjonsteknologier:
“Fordi kun små mengder er nødvendig, kan 30 år med ARC‑drivstoff leveres med en enkelt lastebil når et nytt anlegg åpnes, uten prisendringsrisiko på sikt og uten tilknytning til globalt problematiske forsyningskjeder.”
Kommende serie av reaktorer
HTS‑magnetene vil bli brukt til å bygge SPARC, med mål om å bli den første netto‑energi fusjonsreaktoren, noe som betyr at den vil produsere mer energi fra fusjon enn den forbruker ved å antenne hydrogenplasmaen.
SPARC er allerede under bygging på CFS sin campus i Massachusetts, men har ennå ikke produsert sin første plasma.
Kilde: CFS
Hvis alt går bra med SPARC‑demonstratoren, er ARC, som skal bygges i Virginia, neste steg.
Kilde: CFS
Mens SPARC er der for å teste teknologien, vil ARC være der for å teste økonomien i designet. Hver ARC vil være på størrelse med en stor varehusbutikk med omtrent samme behov for tomt.
Kilde: CFS
Neste steg er å masseprodusere ARC, med mål om å redusere produksjonskostnader og spre forsknings‑ og utviklingskostnader.
Alvorlige godkjenninger
CFS er ikke bare godkjent av Dominion og Eni, men også av det britiske atomenergi‑byrået, som de signerte en femårs samarbeidsavtale med i 2022.
Forskningsinnsatsen til CFS ble finansiert av tilskudd fra to USAs energidepartementets initiativer, Advanced Research Projects Agency–Energy (ARPA‑E) og Fusion Energy Sciences (FES).
MIT‑ekspertene er også tett involvert med CFS:
«Hvor oppdraget til TFMC var å demonstrere en jevn styrke, måtte CSMC demonstrere hastighet.
Hundrevis av hender har berørt denne spolen, fra dens oppstart på tegnebrettet til det lange og kompliserte testprogrammet. Oppfinnsomheten, utholdenheten og engasjementet som dette tett sammensveisede teamet viste, var like imponerende som spolen som sprang frem fra deres arbeid.
Ted Golfinopoulos, en av MITs hovedforsker(e) på fusjonsreaktorer.
Vurdering av CFS
Commonwealth Fusion Systems’ prestasjoner innen magnetteknologi er i verdensklasse. Stabil magnetisk innkapsling, det sentrale konseptet i en tokamak‑reaktor, kan vise seg å være den manglende nøkkelen til å løse puslespillet med kjernefysisk fusjon.
Det vil uansett bli en svært verdifull teknologi, ikke bare for fusjonsapplikasjoner.
Det er imidlertid litt tidlig å si hvor optimistisk CFS sine mål og tidslinje er. Kjernefysisk fusjon er et felt fullt av lovende prototyper som har vist seg å være mindre stabile eller produktive enn forventet.
Dermed er det uklart om den ekstra kraften fra CFS‑magnetene vil være nok til å produsere pålitelig, lønnsom fusjonsplasma.
Som et eksempel på mulige uløste problemer, kan teppet som produserer tritium inne i reaktoren vise seg å være mindre produktivt eller holdbart enn forventet, selv om plasma‑genereringen går jevnt. Å samle tilbake energien og omdanne den til elektrisitet uten skade på reaktoren gjennom flere tiår med drift kan også vise seg å være utfordrende.
Selv om tilliten som CFS og Dominion Energy viser, indikerer at kjernefysisk fusjon gjør store fremskritt. Sammen med AI som kan utvikle nye materialer eller stabilisere plasma i sanntid, kan vi være bare 1–2 tiår unna ubegrenset billig energi som umiddelbart vil muliggjøre massiv utplassering av avsalting, romforskning, innendørs jordbruk osv.
Fusjonsselskaper
For øyeblikket er ingen av selskapene som kun er dedikert til å gjøre kjernefysisk fusjon kommersielt levedyktig børsnotert. Dette inkluderer Helion, General Fusion (GFUZ ), Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy og NEO Fusion.
Du kan finne en omfattende liste over oppstartsbedrifter innen kjernefysisk fusjon på den dedikerte siden på Dealroom.
Likevel har ett børsnotert selskap vært aktivt innen fusjon, med en omdirigering av sitt konsept fra energiproduksjon til romfremdrift: Lockheed Martin (LMT ).
LMT Prisdiagram
Et bemerkelsesverdig unntak fra at privatnoterte oppstartsbedrifter dominerer feltet, er det børsnoterte selskapet Lockheed Martin Corporation, en gigant innen forsvarsindustrien.
Lockheed har siden tidlig på 2010‑tallet arbeidet med Compact Fusion, en kjernefysisk fusjonsreaktor de forventet skulle være klar på 2020‑tallet. Det har imidlertid blitt kunngjort at arbeidet med prosjektet ble stoppet i 2021.
Selskapet har vært svært diskret om dette prosjektet siden den første offentlige kunngjøringen. Den dag i dag er det uklart hva som kan ha fått selskapet til å avbryte ideen.
Samtidig ser det ut til at de ikke helt har forlatt konseptet, særlig med investeringer i 2024 i Helicity, en oppstartsbedrift som utvikler en fusjonsmotor.
Ideen er å drive romfartøy med korte fusjonsutbrudd. Helicity planlegger å bruke en plasmavåpen, samme tilnærming som General Fusion. Potensielt har Lockheeds interne resultater vist at deres design ikke kunne opprettholde fusjon på en måte som er kompatibel med energiproduksjon.
Men kanskje, samtidig, er korte utbrudd nok for behovet for fremdrift i rommet og mye nærmere å bli et faktisk produkt? Det ville også passe bedre med selskapets overordnede profil som er fokusert på luftfart og forsvar.
