Hvordan zeolitter kan løse tritiummangelen i kjernefysisk fusjon

Kjernefysisk fusjon, som tar svært lette elementer og får dem til å smelte sammen til tyngre, er, i teorien, en fundamentalt overlegen måte å produsere energi på.

Den bruker ikke tunge elementer og produserer radioaktivt avfall på samme måte som kjernefysisk fisjon gjør, og den er mye mer jevn og forutsigbar enn fornybare energikilder som sol og vind.

Kjernefysisk fusjon er bokstavelig talt det som driver universet, med hver stjerne som en gigantisk kjernefysisk fusjonsreaktor. Hvert sekund forbruker solen 600 millioner tonn hydrogen. Til sammenligning betyr dette at solen forbruker en mengde hydrogen så stor som hele jordens masse hvert 70 000. år.

Så, hvis vi kunne gjenskape bare en liten del av dette på jorden, kunne vi få tilgang til en praktisk talt ubegrenset energikilde.

I motsetning til uran eller thorium, som er relativt sjeldne, utgjør hydrogen 74 % av all materie i universet. Realistisk sett ville selv en sivilisasjon som bruker 1 000 ganger vårt nåværende energiforbruk aldri gå tom for drivstoff.

Ikke alle fusjonsmetoder er like

Det finnes imidlertid mange måter å utføre kjernefysisk fusjon på, avhengig av hvilke hydrogenisotoper som brukes. Isotoper skiller seg ved antall nøytroner i et gitt atom:

• Hydrogen uten nøytron kalles protium.
• Hydrogen med ett nøytron kalles deuterium.
• Hydrogen med to nøytroner kalles tritium.

Kilde: GeeksforGeeks

For eksempel, hvis drivstofftilgjengelighet er hovedbekymringen, er deuterium-deuterium-fusjon det optimale alternativet, ettersom deuterium utgjør 0,025 % av alt hydrogen og er relativt enkelt å separere fra jordens ressurser (som produserer «tungt vann»).

Dessverre krever deuterium-deuterium-fusjon betydelig høyere temperaturer for å forekomme, opptil ca. 400–500 millioner °C (rundt 720–900 millioner °F), noe som gjør det vanskelig å utføre effektivt i potensielle fremtidige kommersielle fusjonsreaktorer.

Til sammenligning krever deuterium-tritium-fusjon «bare» ca. 100–150 millioner °C, noe som gjør den til det dominerende forskningsalternativet for å en dag oppnå fusjon med netto energiproduksjon. Dette er grunnen til at deuterium-tritium-fusjon ble valgt for store internasjonale prosjekter som ITER og av mange private kjernefysiske fusjonsselskaper som General Fusion. (GFUZ )

Et problem med disse planene er at tritium er den sjeldnest isotopen av hydrogen. Selv om den delvis produseres naturlig fra kosmiske stråler, produseres kommersiell tritium primært ved nøytronbombardement av litium‑6 i kjernefysiske fisjonsreaktorer eller som biprodukt i tungtvannmodererte reaktorer som CANDU‑design, hvor deuterium absorberer nøytroner.

Siden tritium har en halveringstid på kun 12 år, forringes den også raskt. I dag er den globale produksjonen kun 2 kilogram (4,4 pund) per år, og den totale globale lagerbeholdningen av ikke‑militær tritium er bare 20 til 30 kilogram.

Dette er et problem, da et enkelt kommersielt 1 000 MW kjernefysisk fusjonskraftverk vil kreve over 55 kilogram tritium per år for å fungere.

Økt produksjon vil sannsynligvis skje gjennom teknologien med fusjonsavls‑tepper, hvor kjernefysisk fusjon lager sitt eget tritiumdrivstoff ved å fange noen av de produserte nøytronene.

Kilde: RiconEducativo

Imidlertid blir kun omtrent 2 % av drivstoffet forbrukt i en kjernefysisk reaktor for en gitt fusjonsreaksjon, og derfor kreves kontinuerlig resirkulering med isotopseparasjon.

Nåværende separasjonsmetoder er kanskje ikke effektive nok eller rimelige nok til å fungere godt i et kommersielt miljø som krever hundrevis av kilo eller til og med tonn tritium per år produsert, filtrert, renset og injisert tilbake i reaktoren.

En nylig studie av tyske forskere ved Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf og Max Planck‑instituttet for faststofforskning foreslår en ny tritiumseparasjonsmetode ved bruk av zeolit type Y, et syntetisk aluminosilikat molekylsikt. De publiserte funnene sine i Nature Communications¹, under tittelen “Tritium separation from gaseous 1,2,3H isotopologue mixtures by selective adsorption on Ag-exchanged zeolite type Y”.

Rensing av tritium for fusjonsreaktorer

Finne nye tritiumseparasjonsmetoder

Kryogen destillasjon er en etablert metode for å separere de stabile isotopene hydrogen og deuterium. Imidlertid er denne teknikken ikke godt egnet for det brede spekteret av sammensetninger som forventes i fusjonsreaktorprosesser.

Et alternativ er å bruke mikroporøse materialer som metall‑organiske rammeverk (MOF) eller zeolitter, som i denne studien.

Denne metoden baserer seg på to mekanismer:

• Kinetisk kvantesikting (KQS), der ulike effektive partikkelstørrelser for de forskjellige isotopene fører til preferert adsorpsjon av den tyngre isotopen.
• Kjemisk affinitets‑kvantesikting (CAQS), der ulike isotoper viser forskjellige adsorpsjonsentalpier, noe som fører til ulike bindingsreaksjoner.

Inntil nå har separasjonsfaktorene for det meste blitt forutsagt teoretisk.

For tritiumseparasjon krever den sterke radioaktiviteten til elementet at den strukturelle stabiliteten til mikroporøse materialer er spesielt god. Dette er grunnen til at forskerne har fokusert på zeolitter.

Zeolit og tritium

Materialet som ble brukt i denne studien er zeolit type Y. Som en del av mineralfamilien faujasite, er disse zeolitene aluminosilikatmineraler med varierende mengder natrium, magnesium og kalsium. De har vist strukturell motstand under varierende strålingsdoser og toleranse for tritium.

I dette tilfellet la de til sølvatomer for å fungere som adsorpsjonssted for tritium i en hydrogenblanding lik den som en kjernefysisk fusjonsreaktor ville produsere.

For å måle materialets tritium‑adsorpsjonspotensial, brukte de termisk desorpsjonsspektroskopi (TDS), der molekylet av interesse gradvis frigjøres etter hvert som temperaturen stiger.

Studien demonstrerte eksperimentelt de forutsagte separasjonsfaktorene for hydrogenisotopblandinger som inkluderer tritium.

Viktig er at systemet ikke produserte noe protium («grunnleggende» hydrogen), noe som resulterte i en nesten ren deuterium‑tritium‑blanding.

Kilde: Nature Communications

I tillegg var blandingen av hydrogenatomer inn i H2‑molekyler ved bruk av forskjellige isotoper i de samme molekylene nesten ubetydelig. Dette er viktig, da for høye nivåer kunne ha resultert i en blanding som var svært vanskelig å rense senere.

“For alle gassblandinger ble dannelsen av heteronukleære isotopologer (HD, HT, DT) ved isotoputveksling funnet å være svært liten sammenlignet med de totale adsorberte mengdene”

En pålitelig metode

Forskerne undersøkte også om sølvatomene ble påvirket av stråling, spesielt betastråling. Etter 4 timer med eksponering ble ingen signifikant endring i desorpsjonsspektrene oppdaget. Totalt sett ser dette ut til å indikere at graden av ionisering i zeolit‑gitteret er for lav for en elektronoverføring til sølvionene.

Et annet viktig fremskritt gjort i denne studien er at den nødvendige temperaturen kan oppnås ved bruk av flytende nitrogen, et relativt billig og enkelt produkt.

Til sammenligning krever tradisjonell kryogen destillasjon temperaturer nær det absolutte nullpunkt, noe som både er kostbart og svært energikrevende.

Etter hvert som kjernefysiske fusjonsreaktorer nærmer seg netto energiproduksjon, bidrar hvert trinn som krever lite energi til å gjøre den samlede prosessen energipositiv og kommersielt levedyktig.

Tilsvarende er strålingsmotstanden til den brukte zeoliten viktig for fremtidig rutinebruk, der det samme adsorpsjonsmaterialet må brukes gjentatte ganger i uker, måneder eller til og med år uten behov for reparasjon eller utskifting.

Investere i kjernefysisk fusjon

General Fusion

Den 13. juli 2026 skrev General Fusion historie ved å bli det første kjernefysiske fusjonsselskapet som gjennomførte sin børsnotering, og slo sin konkurrent og Trump‑støttede TAE Technologies med flere måneder, før sin egen børsnotering.

Totalt samlet inn $108 millioner fra private investorer under børsnoteringen. Samlet sett sier selskapet at det har omtrent $150 millioner i kontanter etter børsnoteringen. Gjennom årene har det hentet inn over $600 millioner fra private investorer.

General Fusion er en av oppstartsselskapene som leder an i å gjøre fusjon til et privat sektor‑prosjekt, i stedet for et offentlig finansiert fysikkprosjekt. Selskapet ble startet allerede i 2002 for å utvikle Magnetized Target Fusion (MTF)-teknologi.

Selskapet forventer at MTF vil være en kortere vei til energipositiv fusjon og vil være betydelig billigere.

General Fusion var den første i verden til å bygge og sette i drift en kompakt toroid plasma‑injeksjon på kraftverksstørrelse i 2010 og har nådd mange flere milepæler siden.

Kilde: General Fusion

I teorien bør General Fusons teknologivalg gi en fordel, da det tilbyr et godt kompromiss i de tekniske kravene for å opprettholde fusjonsforhold med moderat energikonfineringstid og plasmadensitet.

Begge disse målene har en tendens til å gå mot det ekstreme for de viktigste konkurrerende teknologiene (inertial konfinering og magnetisk konfinering), noe som gjør det mer utfordrende å oppnå pålitelig og billig.

Kilde: General Fusion

Dette gjør at General Fusion kan unngå superledende magneter og høy‑effekt‑lasere, samt bruke eksisterende materialer for holdbare maskiner og kostnadseffektiv energiproduksjon.

Med kun 133 ansatte er General Fusion fortsatt en FoU‑ og teknologifokusert oppstart, med over 200 000 plasma‑eksperimenter utført og 210 patenter. Selskapet har som mål å validere kommersielle systemer og komponenter innen slutten av 2020‑årene, og begynne å selge kommersielle anlegg i midten av 2030‑årene.

For investorer er argumentet for General Fusion at det er ett av de mest avanserte private kjernefysiske fusjonsselskapene, sammen med noen få utvalgte som Helion, Proxima Fusion, Commonwealth Fusion Systems og TAE.

Med en markedsverdi under $1 milliard gjør dette General Fusion til en perfekt «langtids‑satsning», med børsnoteringen tidlig nok til å håpe på å låse inn 10‑, 100‑ eller enda høyere avkastning dersom alt går bra.

Investorer bør imidlertid også være klar over at konkurrenter som Helion hevder allerede å bygge sine egne produksjonsanlegg og planlegger å levere fungerende kraftverk til Microsoft (MSFT ) og OpenAI innen 2028 respektivt 2030.

Det er derfor også en risiko for at General Fusion kan være den første, men også bare én av mange fusjonsselskaper, etter hvert som teknologien modnes og blir kommersielt levedyktig.

Likevel er General Fusion et teknisk imponerende selskap, som jevnlig har nådd sine tekniske milepæler en etter en i to tiår, lenge før mange begynte å tro at private fusjonsselskaper kunne være kommersielt levedyktige, og et potensielt marked på flere billioner dollar som absolutt kan ha mer enn én aktør dersom de oppnår dette ambisiøse målet.

Siste General Fusion (GFUZ) aksjenyheter og utviklinger

Studie referert

^{1. Becker, A., Lippold, H., Liu, J. et al. Tritium separation from gaseous 1,2,3H isotopologue mixtures by selective adsorption on Ag-exchanged zeolite type Y. Nat Commun 17, 7405 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-75930-9}