Reaktorer drevet af miniaturestjerner transporteret til Jorden og rumskibe, der suser mod interstellare destinationer, drevet af en uudtømmelig energikilde.
Det lyder måske som science fiction, men forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) siger, at de er meget tæt på det første store skridt mod en radikalt ny energifremtid, der udnytter kernefusionens enorme kraft.
Et samarbejde mellem MIT og det nystartede Commonwealth Fusion Systems i Massachusetts er klar til at begynde at arbejde til sommer på SPARC, en fusionstestreaktor.
Hvis alt går som det skal, kan et stort energiproducerende fusionsanlæg – der efterligner den måde, solen genererer energi på, samtidig med at det reducerer kulstofudledningen til nul – ramme elnettet lidt mere end et årti fra nu, siger forskerne.
Men denne sci-fi-lignende historie kan have meget jordnære implikationer for bygge- og ingeniørbranchen over hele USA og resten af verden, hvilket kunne skabe efterspørgsel på en række entreprenører og dygtige håndværkere, lige fra el-installatører til tømrere og rørlæggere.
”Fusion kan producere meget mere energi, end vi har brug for,” sagde Ranganathan Gopalakrishnan, som er professor i installationsteknik ved University of Memphis i Tennessee.
”Det kunne blive vores største energikilde. Du har fanget en sol – du får al den energi, du har brug for, ”tilføjede Gopalakrishnan, som er involveret i sit eget forskningsprojekt omkring brugen af kernefusion til at generere energi.
Tættere på virkeligheden
Mens forskning i kernefusion har stået på i årtier, kan den seneste udvikling på MIT signalere et længe ventet gennembrud.
Kernefusion replikerer den proces, der sker inde i solen og andre stjerner, hvor to atomkerner smelter sammen og frigiver enorme mængder energi.
I modsætning til spaltning, som indebærer opdeling af atomet, genererer en fusionsreaktion forholdsvis lidt affald, hvor brintisotoper smelter sammen til dannelsen af helium.
En kernefusionsreaktor ville bruge elektromagnetiske bølger eller andre metoder til at fremkalde en fusionsreaktion og opvarme en masse af brændende plasma inde i anlæggets kerne ved temperaturer på helt op til 82 millioner grader celsius.
Forskere ved MIT har udviklet en ny type superledende magneter med højt felt og høj temperatur, som de mener kunne løse et langvarigt teknisk problem med at bygge en fusionsreaktor – at holde det overophedede plasma på plads og væk fra reaktorens vægge.
De superledende magneter kunne igen bane vejen for betydeligt mindre og billigere reaktorer, end man havde forventet.
Den planlagte SPARC-testreaktor koster sandsynligvis en brøkdel af ITER-projektet på 22 milliarder dollars, en internationalt støttet kernefusions-testreaktor under opførelse i Frankrig, der vil være på størrelse med et hockeystadion, når den er færdig.
Videnskaben bag det MIT-ledede projekt blev fuldt fastlagt i september 2020 i form af syv forskningsrapporter, der blev offentliggjort i en særudgave af Journal of Plasma Physics.
47 forskere ved 12 forskellige institutioner udlagde det “teoretiske og empiriske fysiske grundlag for det nye fusionssystem”, ifølge en historie udgivet af MIT News Office.
”Dette arbejde kan potentielt ændre spillets regler i det internationale fusionsprogram,” sagde professor i ingeniørfysik ved University of Wisconsin i Madison, Chris Hegna, i artiklen.
En energirevolution
MIT-forskere og nystartede CFS er nu på jagt efter snesevis af hektarer, hvorpå de kan bygge deres testreaktor, SPARC, og denne søgen er fokuseret på det nordøstlige USA.
Selvom et sted endnu ikke er annonceret, er byggeriet foreløbigt planlagt til at begynde i juni 2021, hvor Commonwealth Fusion har rejst 200 millioner dollars.
Hvis SPARC viser sig at være en succes, kunne 2030’erne blive et vendepunkt i verdenshistorien med fremkomsten af en ny, ren energikilde, der virkelig kunne sætte en stopper for det langvarige, klimaforandrende regime med fossile brændstoffer.
Selvom det forventes, at vedvarende energi som sol og vind vil spille en vigtig rolle i overgangen, kan kernefusion muliggøre endnu et stort spring fremad inden for teknologi, som dramatisk øger mængden af energi, der er til rådighed på en bæredygtig måde.
”Vi har mange klimaudfordringer,” sagde Leo Holland, som er direktør og seniorrådgiver hos General Atomics. ”Om hundrede år har vi muligvis brug for langt mere energi, end vi genererer nu. Hvis vi har brug for tre eller fire gange så meget energi pr. indbygger, end vi producerer nu, hvordan opnår jeg så et sådant omfang? Kernefusion ville give os den kilde, vi har brug for.”
Det kunne åbne nye muligheder inden for alt lige fra kulstoffri elproduktion til udforskning af rummet.
Bevæbnet med finansiering fra NASA og andre agenturer undersøger Princeton Satellite Systems nu Direct Fusion Drive-raketter, som er langt hurtigere end selv nutidens mest avancerede systemer til fremdrift, hvilket reducerer turen til Saturn til to år mod de næsten syv år, det tog NASAs rumfartøj Cassini i starten af 2000’erne.
En brugbar fusionsreaktor kan igen føre til opførelse af elproducerende fusionsanlæg over hele USA og resten af verden, når byer konverterer til den nye strømkilde.
Selvom maskinerne inde i reaktorerne bestemt kræver specialiserede fremstillingsteknikker, ville el- og betonentreprenører være i høj efterspørgsel, ligesom ingeniørfirmaer, siger eksperterne.
”Næsten alle større byer i landet og verden over ønsker at have en,” sagde Gopalakrishnan fra University of Memphis.
Der er ikke lavet et skøn over, hvor mange jobs i byggebranchen, der er behov for til at bygge fusionsreaktorer, men traditionelle fissionsreaktorer giver os en grov skabelon.
Under den travleste del af byggeriet kræver hvert fissionsanlæg op til 3.500 byggejobs, herunder tømrere, elektrikere, metalpladearbejdere, murere, operatører af tungt udstyr og rørlæggere, ifølge industriens interessegruppe Nuclear Energy Institute.
Selvom energikilden ville være revolutionerende, ville den måde, hvorpå reaktorerne blev konstrueret, ikke afvige dramatisk fra nutidens kraftværker.
“Den måde, de er konstrueret på, vil ikke være unik,” sagde Brandon Sorbom, som er CSO hos Commonwealth Fusion Systems, og bemærkede også, at fusion ville være varmekilden “til en væske, der driver en turbine.”
”Dette betyder, at vi er i stand til at drage fordel af eksisterende infrastruktur, arbejdsstyrke og byggefirmaer, der har erfaring med at bygge traditionelle kraftværker, og som let kan overgå til at bygge fremtidens fusionskraftværker,” sagde Sorbom.
Når det er sagt, så vil entreprenører med erfaring i at arbejde på atomkraftværker i USA og globalt være i særlig høj efterspørgsel, sagde Gopalakrishnan.
Avancerede byggeteknikker kan også være nødvendige, såsom indlejring af beton eller andre materialer i reaktorens skal med yderst sofistikerede skærme, der både kan overføre data og foretage selvreparation, sagde han.
Entreprenører, der i øjeblikket arbejder inden for bygning af kernekraftværker – et faldende antal i USA med reduktionen af opførelser af traditionelle fissionsanlæg – ville helt sikkert have overførbare færdigheder, der kunne give dem et forspring.
”De har allerede stor erfaring med at arbejde med mange følsomme systemer, der giver dig en meget mindre fejlmargen,” sagde Gopalakrishnan.
Vejen fremad
Selvfølgelig kan det tage længere tid, før kernefusionsrevolutionen gennemføres, da MIT har en mere aggressiv tidslinje end andre forskere.
Fusionseksperimenter ved det store ITER-projekt, som USA og snesevis af andre nationer hjælper med at finansiere, skal først begynde i 2035, hvis alt går vel.
Holland fra General Atomics ser, at kernefusion opnår et løft et sted mellem 2040’erne og 2060’erne, med en tidligere dato afhængig af en stor stigning i den amerikanske regerings forskningsfinansiering ud over de allerede betydelige beløb, der investeres i dag.
”Det er lange udsigter,” sagde Holland. “Hvis vi kan arbejde lidt hurtigere, kan vi flytte disse byggeplaner et eller to årtier til venstre.”
Efterhånden som forskning i kernefusion tager fart i USA og rundt om i verden, vil det sandsynligvis føre til en stigning i efterspørgsel på byggeri i god tid, før den første testreaktor bliver aktiv.
Testreaktorprojektet SPARC alene forventes at koste 500 millioner dollars at bygge med behovet for forskellige faciliteter til forskning og hovedkvarter, når først en lokalitet er blevet fundet.
Og hvis Commonwealth Fusion Systems, den MIT-støttede opstart, får sin vilje, er denne ventetid muligvis ikke nær så lang, som nogle i branchen forventer.
“CFS forestiller sig tusindvis af fusionskraftværker, der leverer elektricitet til hele verden,” sagde Kristen Cullen, som er talsmand for virksomheden. “Vores mål er at have det første fusionskraftværk på nettet i starten af 2030’erne.”
