Energi
Avslöja Säker och Praktisk Fusion – Nya Insikter om Fångat Bränsle
Lägg till Securities.io bland dina föredragna källor på Google
Fusion & Bränsleeffektivitet
Nuclear Fusion är potentiellt den ultimata gröna energikällan, som inte producerar farliga biprodukter, radioaktivitet (det enda ”avfallet” är helium) eller växthusgaser. Och den kan drivas av ett bränsle så rikligt att det utgör en betydande procentandel av hela universum: deuterium, en väteisotop.
Men detta är också en mycket svår att uppnå form av energiproduktion. Det kräver att man på jorden reproducerar förhållandena i solens kärna, med enorma tryck och tiotals eller hundratals miljoner grader.
Nuclear fusion har uppnåtts i fysiklaboratorier i årtionden, men en nettopositiv energireaktion har ännu inte nåtts. Detta är vad många tävlar om att uppnå, från det internationella megaprojektet ITER till kommersiella fusionsprojekt som Commonwealth Fusion Systems och Proxima Fusion.
Kommersiell lönsamhet kommer att bero inte bara på att uppnå stabil och energipositiv plasmagenerering, utan också på processens övergripande effektivitet.
En öppen fråga är bränsleeffektiviteten. Det är känt att deuterium delvis absorberas av väggarna i tokamak-fusionsreaktorer. Forskare vid Princeton University, University of California, University of Tennessee, Sandia National Laboratory och General Atomics arbetar med att lösa detta.
Källa: Princeton University
De publicerade sina resultat i Nuclear Materials and Energy1, under titeln “Deuterium retention behaviors of boronization films at DIII-D divertor surface”.
Deuterium, Tritium & Fusion
Ju lättare en atom är, desto mer potentiell energi frigörs när den genomgår kärnfusion. Så det är logiskt att de flesta kärnfusionsprojekt fokuserar på att slå samman varianter av väte, där det mest populära alternativet är deuterium-tritium-fusion.
Källa: Nature
Deuterium-deuterium-fusion är också möjlig, men av tekniska skäl antas den vara ännu svårare att uppnå kommersiellt. Detta är varför nästan alla kommersiella projekt eller prototyper av kommersiella projekt som ITER planerar att använda deuterium-tritium som bränsle.
Ett problem med tritium är att det är radioaktivt, till skillnad från deuterium. Så du vill inte samla för mycket tritium i reaktorn, och du vill inte tappa bort det. Detta är inte bara en säkerhetsfråga utan också en regulatorisk fråga.
“Det finns mycket strikta begränsningar för hur mycket tritium som får finnas i en anordning vid någon given tidpunkt. Om du överskrider detta stoppas allt, och licensen dras in.
Så, om du vill ha en fungerande reaktor måste du säkerställa att din redovisning av tritium är korrekt. Om du går över gränsen blir det ett showstopper.”
Alessandro Bortolon – Chef forskningsfysiker på PPPL (Princeton Plasma Physics Laboratory)
Eftersom deuterium-tritium-bränsle sannolikt kommer att användas i kommersiella kärnfusionsreaktorer är det mycket viktigt att veta vad som händer med bränslet. Och vi vet redan att en del av det absorberas av reaktorns väggar.
Deuteriumabsorption
Kärnfusionsreaktorers väggar är gjorda av grafit och belagda med bor. Boren hjälper till att minska plasmaföroreningar såsom syre, kol och volfram.
Källa: Nuclear Materials and Energy
Det har länge varit känt att dessa borbelagda väggar absorberar en del deuterium från plasmaet. Mekanismen och mängden som är inblandad var dock oklara.
För att förstå detta utförde de tester på DIII-D, en tokamak-fusionsreaktor hos General Atomics.
De upptäckte att orsaken till deuteriumabsorptionen faktiskt inte var bor utan kol.
Källa: Nuclear Materials and Energy
Kolat och bor tillsammans kan binda så starkt till deuterium att det skulle kräva temperaturer runt 1 000 grader Fahrenheit för att bryta bindningen, vilket gör det mycket svårt att avlägsna bränslet utan att skada fusionssystemet.
“Kol måste minimeras. Även om vi inte kan få det till noll använder vi alla medel vi har för att reducera mängden kol så mycket som möjligt.
Vi vill bli av med allt kol och ha rena volframväggar för att säkerställa att beräkningarna blir ännu närmare vad som kommer att upplevas i ITER.”
Hitta Lösningar
När de grävde djupare fann forskarna att exponering för ett plasma med små mängder kolkontaminering ökade mängden fångat deuterium avsevärt.
För varje fem enheter bor som fångas i ett prov, fångas två enheter deuterium.
Fenomén är också temperaturberoende. Vid över 600 000 °K (1 miljon °F) är deuteriumretentionen begränsad, och väggen släpper tillbaka deuterium vid 900 000 °K.
Dock bör sådana temperaturer som berör väggbeläggningen undvikas för materialets långsiktiga stabilitet, så det är ingen praktisk lösning att undvika bränsleackumulering i reaktorns väggar.
En mer sannolik lösning är att försöka begränsa kolimpuriteternas intrång i reaktorns väggar till ett absolut maximum, något som hittills inte har visat sig vara så betydelsefullt.
Detta kommer att ha en direkt praktisk inverkan på den slutgiltiga designen och tillverkningen av ITER:s reaktorsväggar.
“ITER och framtida anordningar bör vara noggranna med att minimera C‑impuritetskontaminering för att reducera deuteriumretentionen.”
Det är också sannolikt att begränsa praktikaliteten eller den kommersiella lönsamheten för någon kärnfusionsmotor som använder grafitplattor på väggarna (grafit består av kolatomer), som DIII-D-fusionen i detta experiment, eftersom denna design sannolikt kommer att samla för mycket tritium över tid för att få tillstånd att fungera som ett kraftverk.
Slutsats
Kärnfusion blir gradvis en välförstådd teknik, med rekordet för stabil plasmavärde som regelbundet slås, det senaste är 22 minuter i ett franskt-kinesiskt samarbete.
Med hjälp av AI är det sannolikt att fusion blir allt mer effektiv över tid, fram till den punkt där nettobehovet av energi uppnås.
När teknologin närmar sig kommersialisering uppstår nya utmaningar, såsom att följa regler kring bränsleackumulering och radioaktivitet, något experimentella reaktorer hade mindre att oroa sig för.
Lyckligtvis blir dessa problem också åtgärdade, och optimering av materialkvaliteten som används i reaktorerna kommer att hjälpa.
Kombinerat med konstanta förbättringar i vår förståelse av supraledning kan detta hjälpa till att göra våra svårigheter att generera grön energi till ett minne blott under de kommande 1–2 decennierna.
Fusionsföretag
För närvarande är ingen av de företag som enbart ägnar sig åt att göra kärnfusion kommersiellt livskraftig börsnoterade. Dessa inkluderar Helion, General Fusion (GFUZ ), Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy, och NEO Fusion.
Du kan hitta en omfattande lista över startups inom kärnfusionsområdet på Dealrooms dedikerade sida.
Ändå har ett börsnoterat företag varit aktivt inom fusionsområdet, med en omdirigering av sitt koncept från energiproduktion till rymdpropulsion: Lockheed Martin (LMT ).
LMT Prisdiagram
Ett anmärkningsvärt undantag till de privatnoterade startups som dominerar fältet är det börsnoterade företaget Lockheed Martin Corporation, en gigant inom försvarsindustrin.
Lockheed har arbetat sedan början av 2010-talet med Compact Fusion, en kärnfusionsreaktor som förväntas vara klar på 2020-talet. Det har dock sedan dess meddelats att arbetet med projektet stoppades 2021.
Företaget har varit mycket diskret kring detta projekt sedan den offentliga kunskapen 2021. Än idag är det oklart vad som kan ha fått företaget att överge idén.
Samtidigt verkar det som att de inte helt övergav konceptet, speciellt med investeringar 2024 i Helicity, en startup som utvecklar en fusionsmotor.
Idén är att driva rymdfarkoster med korta fusionsutbrott. Helicity planerar att använda ett plasmavapen, samma metod som General Fusion. Möjligen har Lockheeds interna resultat visat att deras design inte kunde upprätthålla fusion på ett sätt som är kompatibelt med energiproduktion.
Men kanske, samtidigt, är korta utbrott tillräckliga för behovet av framdrift i rymden och mycket närmare att bli en faktisk produkt? Det skulle också passa bättre med företagets övergripande fokus på rymd- och försvarssektorn.
Förutom fusionsprojekt är Lockheed Martin ett av världens största företag inom rymd- och försvarssektorn, vilket vi täckte i detalj i november 2025 i “Lockheed Martin (LMT) Spotlight: En ledare inom försvar och rymd”.
Kort sagt är detta företaget bakom flygplan som Black Hawk-helikoptrar eller F-16, samt avancerad utrustning som F-35, flygande radarflygplan, eller logistiska flygplan som C-5 Galaxy & C-130J Super Hercules.
Källa: Lockheed Martin
Det är också producenten av några av USA:s militärs viktigaste missilsystem, såsom JAASM, Javelin, ATACMS, och HIMARS, i extremt hög efterfrågan efter att lagren minskat på grund av konflikten i Ukraina.
Lockheed är huvudleverantör för design, utveckling, testning och produktion av Orion-rymdfarkosten, vilket kan vara den minst kontroversiella delen av hela Artemis-programmet.
Företaget är aktivt i andra rymdprogram, såsom GOES-R-vädersatelliter, insamling av asteroidprover av OSIRIS-REx, Jupiter-sonden JUNO, en bärbar strålskyddsväst AstroRad,
Sammanfattningsvis, från viktiga militära system till lika viktiga rymd- och kärnfusionsprogram, är Lockheed Martin i framkant av amerikansk innovation och verkar ha behållit sin fördel mycket skarpare än många av sina stora försvarskontraktörskonkurrenter.
Senaste om Lockheed Martin Corporation
Studierreferens:
1. Shota Abe et al. (2025) “Deuterium retention behaviors of boronization films at DIII-D divertor surface”. Nuclear Materials and Energy Volym 42, mars 2025, 101855.
