Amerikkalaisyhtiö lupaa fuusiovoimalansa pilotin tuottavan energiaa sähköverkkoon jo 30-luvun alkupuolella

Koelaitteen pitäisi olla valmis 2027. Suomalaisasiantuntijan mukaan yhtiön onnistuessa fuusiosähkön hinta olisi korkea eikä voimala olisi jatkuvatoiminen.

Jet-reaktorin sisällä hehkuu plasmaa. Kammio on munkkirinkilän muotoinen.
Tokamak-reaktori on munkkirinkilän muotoinen. Sen sisällä hehkuu plasmaa. Kuva on Britanniassa sijaitsevasta JET-koelaitoksesta. Kuva: STELLA Pictures/ddp/abaca press/AOP
  • Heikki Ali-Hokka

Amerikkalaisyhtiö Commonwealth Fusion Systems (CFS) lupaa toteuttaa pitkään odotetun asian: se aikoo tuottaa fuusioenergiaa sähköverkkoon varsin pian eli 30-luvun alkupuolella.

Yhtiön nettisivuilla ei sanoja säästellä. Muutos energiamarkkinoilla on yhtiön mukaan yhtä suuri kuin Wrightin veljesten ensilento Kitty Hawk -lentokoneella vuonna 1903 ilmailulle.

– Jos ihan kaikki menisi ihan koko ajan nappiin, tämä olisi mahdollista joskus 30-luvun puolessavälissä. Kuitenkaan jatkuvatoimista reaktorin käyttöä tuskin on mahdollista vielä silloin saavuttaa. Samoin materiaalien kestävyys saattaa olla edelleen suurikin haaste 30-luvulla, Suomen fuusiotutkimusohjelman johtaja ja VTT:n fuusioteknologian tutkimusprofessori Tuomas Tala arvioi.

CFS on Talalle tuttu firma. Maailmalla, pääosin Yhdysvalloissa, on viitisenkymmentä kaupallista firmaa, jotka kehittävät fuusiovoimaa. Talan mukana CFS on niistä uskottavin ja vaurain.

Tala on silti toiveissaan varovainen. Fuusiovoimalla tuotetun sähkön hinta olisi ensimmäisissä pilottivoimaloissa vielä kallista. Talan mukaan alkuvaiheen projekteissa ei tavoitellakaan vielä alhaista hintaa vaan eri teknologioiden kelpoisuutta toimivaksi voimalaitoskonseptiksi.

Onko maali entistä lähempänä?

Fuusioenergiasta on odoteltu energia-alan pelastajaa jo pitkään, mutta maali on aina ollut vuosikymmenien päässä.

Joko nyt ollaan lähempänä?

Fuusiovoimalla on onnistuttu tuottamaan pieniä määriä energiaa yli sen, mitä energia tuottamiseen kuluu. Euroopassakin on pantu paljon paukkuja fuusiovoiman tuottamiseen. Tunnettuja koelaitoksia ovat Ranskassa sijaitseva ITER ja Britanniassa JET.

Arvostetusta MIT-yliopistosta alkunsa saanut CFS lupaa siis enemmän. Se aikoo rakentaa ensin Massachusettsiin pilotin, jonka on määrä valmistua 2027. Varsinainen tuotantolaitos pystytetään Virginiaan. Sen teho olisi 400 megawattia, joka riittää sähkön tuottamiseen 150 000 kodin tarpeisiin. Vertailun vuoksi Olkiluodon kolmosreaktorin teho on 1 600 megawattia.

Se olisi reipas alku lähes saasteettomalle energiantuotannolle.

Ydinvoiman asiantuntija, LUT-yliopiston energiatekniikan professori Juhani Hyvärinen on CFS:n suhteen epäileväinen.

– Käytännöllisiä ongelmia on yksinkertaisesti liikaa, nyt ollaan vasta matkalla ideasta prototyypiksi. Markkinoille pääsemiseksi prototyyppi pitää jalostaa tekniseksi tuotteeksi, jonka voi liittää sähköverkkoon, ja tuote pitää kaupallistaa, jotta niitä voi myydä asiakkaille, Hyvärinen arvioi.

Fuusiovoimala on miniaurinko

Fuusiovoimassa on kyse Auringon tavasta tuottaa energiaa. Vetyatomit yhdistyvät heliumiksi ja samalla vapautuu valtavia määriä lämpöä.

Fuusiossa yhtyvät kaksi vedyn isotooppia, deuterium ja tritium. Niistä deuteriumia saa luonnosta, mutta tritiumia pitää tuottaa litiumista. Tritium onkin valtavan kallista.

Fuusioreaktio: Deuterium ja tritium yhdistyvät muodostaen heliumytimen ja vapaan neutronin, vapauttaen samalla lämpöenergiaa.
Fuusioreaktiossa uraani ei halkea, vaan vetyatomit yhdistyvät heliumiksi. Kuva: Jyrki Lyytikkä / Yle

Ydinvoimaloissa prosessi on päinvastainen eli fissio. Energian tuottaa uraanin halkeaminen, mutta sen ongelma on voimakas radioaktiivisuus.

CFS:n rakentama konsepti on niin sanottu tokamak-reaktori. Ranskan ITER-koelaitoksessa käytetään samanlaista teknologiaa. Siinä miljooniin asteisiin kuumennettu plasma kiertää donitsin muotoisessa kammiossa. Voimakkaat magneettikentät pitävät plasman irti kammion seinämistä.

Fuusiossa vapautuva energia tulee neutroneina plasmasta kammion seinämiin ja se kuumentaa niin sanotun vaipan takana kulkevan veden.

Juuri tässä on kaksi ongelmaa, Tala sanoo: kuinka materiaalit saadaan kestämään valtavia neutronipommituksia ja lämpötiloja ja kuinka vaipassa saadaan tuotettua tritiumia litiumista.

VTT on tämän alan osaaja ja se sopi hiljattain yhteistyöstä yhdysvaltalaisen Lawrence Livermore National Laboratoryn kanssa. Myös tässä hankkeessa yritetään ratkaista fuusioenergian valjastamisen materiaaleihin liittyviä kysymyksiä.

Myös fuusiovoimassa on ongelma radioaktiivisuuden suhteen. Neutronien törmäyksien vuoksi vaippa aktivoituu ja siitä tulee matala-aktiivista jätettä.

– Sitä ei tarvitse maan alle laittaa. Varastoinnin pitää kestää ehkä sata vuotta, Tala sanoo.

Ehtiikö fuusiovoima hätiin?

Ilmastonmuutoksen torjunnan ja sähköistämisen takia fuusiovoiman kanssa on kiire.

– Tähänastisen kokemuksen valossa suurimmat vähennykset sähköntuotannon hiilidioksidipäästöissä on saavutettu fissioon perustuvalla ydinvoimalla. Ilmastonmuutoksen vastustamiseen tarvitaan kaikki toimivat keinot. Toivottavasti myös fuusio saadaan aikanaan talkoisiin mukaan, Hyvärinen arvioi.

Tala muistuttaa, että aurinko- ja tuulivoimakin lähtivät liikkeelle hitaasti.

– Tavallaan nyt ollaan siinä vaiheessa, että ensimmäisiä fuusiovoimaloita rakennetaan. 20 vuotta voisi olla se skaala.

Fuusioenergia on edelleen läpimurron kynnyksellä – onko sittenkin pienempien laitosten aika?