Jakten på stjernekraften

DEVENS, MASSACHUSETTS (E24): I disse lokalene legges grunnlaget for en evigvarende kilde til fornybar energi. Den krever ikke sjeldne råstoffer, er ikke væravhengig og danner ikke store mengder radioaktivt avfall. E24 fikk være med på innsiden.

Et stort, sirkelformet hull gaper ned i gulvet, midt i rommet. Det er sperret av med knallgule bånd, og rundt jobber arbeidere i hjelmer og gule vester.

Ellers er rommet så tomt at all lyd gir gjenklang. Foreløpig.

I løpet av 24 måneders tid skal det plasseres en ca. ni meter høy, smultringformet maskin over det runde hullet. Inni metallsmultringen skal hydrogengass varmes opp til ufattelig høye temperaturer, varmere enn noe annet på jorden, rundt 100 millioner grader.

Da blir gassen til plasma, og hydrogenatomer smelter sammen og fusjonerer til helium, en kjernefysisk reaksjon som frigjør enormt med energi.

Dette er universets egne energikilde, en prosess som skjer inne i alle stjernene, som gjør at solen varmer og stjernene lyser. En annen form for kjernekraft. Stjernekraft.

– Dette er det motsatte av det de fleste forbinder med atomkraft, sier administrerende direktør Bob Mumgaard i fusjonsenergiselskapet Commonwealth Fusion Systems (CFS).

– Atomkraft, fisjon, innebærer at atomer splittes. Fusjonsprosessen er omvendt, sier han.

Fusjonskraft har så mange fordeler at det kan fremstå utopisk:

• Råstoffene er to hydrogenisotoper som er demokratisk og bredt fordelt over hele verden: Deuterium finnes i havvann, og tritium kan utvinnes fra litium, som finnes i jordskorpen.
• Det produseres ingen klimagasser eller andre forurensende utslipp, og kraften er ikke avhengig av vær og vind.
• Det er ingen risiko for store, kjernefysiske ulykker ettersom prosessen ikke kan føre til løpske kjedereaksjoner.
• Fusjonsreaktorer produserer langt mindre radioaktivt avfall enn vanlige atomkraftverk, og det avfallet som produseres, er mer ufarlig og har en mye kortere levetid.
• I tillegg er energitettheten enorm. Sett bort ifra energitap, er et badekar med havvann og et bærbart PC-batteri sånn cirka det som trengs for å forsyne et menneske med nok energi til å vare et helt livsløp. I praksis kan energikilden vare evig.

Alle disse fordelene har gitt fusjonsenergi en høy stjerne i vitenskapelige miljøer.

Helt siden 40-tallet – i over 80 år – har forskere jobbet med å kopiere stjernenes kraftprosess. Målet om en ubegrenset, fornybar energikilde ble en slags teknologisk hellig gral.

Å skape denne energien her på jorden, har imidlertid vist seg alt annet enn enkelt

Til slutt er det blitt en slags stående spøk at fusjonsenergi alltid «bare er rundt 30 år unna».

Da Lawrence Livermore National Laboratory i California annonserte at de hadde lykkes med å produsere et overskudd av fusjonsenergi på tampen av fjoråret, ble det derfor feiret som et historisk gjennombrudd verden over.

I et mikroskopisk øyeblikk, under en billiondels sekund, fikk forskerne ut en overskuddsenergi på rundt 0,28 kilowattimer – tilsvarende det en oppvaskmaskin bruker på ett kvarter.

Les mer om prosessen i faktaboksen under.

Begivenheten ga ekstrem selvtillit til alle som jobber med fusjonsenergi, forteller CFS-sjef Bob Mumgaard. I tillegg var det et viktig signal til alle som følger bransjen på avstand, mener han.

Forskerne viste at det ikke er science fiction å høste energi fra laboratoriebygde stjerner. Det kan faktisk være mulig.

Samtidig, mener Mumgaard, var dette også et godt tidspunkt for å stille et viktig spørsmål: Hva blir det neste?

– I vårt tilfelle hadde vi allerede jobbet med svaret på dette spørsmålet, sier han.

– Og det er noe som kan gi flere hundre ganger mer kraft over mange tusen ganger lengre tid, og som er direkte rettet mot å være et kommersielt produkt.

Vi møter Bob Mumgaard i CFS’ hovedkvarter i Devens, en lav, varehuslignende bygning en times kjøring vest for Boston.

Den administrerende direktøren er avslappet antrukket i en koksgrå collegenser med «Commonwealth Fusion Systems» på brystet.

Han har ledet CFS siden selskapet sprang ut av eliteuniversitetet MIT for litt over fem år siden, med mål om å utvikle fusjonsenergi som et reelt alternativ i omstillingen fra fossile brennstoff.

– Det betyr at vi må handle så raskt som mulig, og vi er nødt til å tenke stort, sier Mumgaard.

– Jeg tror ikke folk flest virkelig forstår omfanget av den energiomstillingen vi står overfor hvis vi skal nå netto nullutslipp i 2050, sier han.

Siden oppstarten er CFS nå blitt rundt 500 ansatte, og de har tiltrukket seg over 20 milliarder kroner i investormidler, blant annet fra Silicon Valley-fondet Khosla Ventures og Bill Gates’ Breakthrough Energy Ventures. På investorlisten står også norske Equinor, som har gått inn med rundt ti prosent av sitt risikokapitalfond på 7,5 milliarder kroner – den største investeringen fra dette fondet så langt.

– Det indikerer interessen fra vår side, sier teknologidirektør Hege Skryseth, som var i Boston i mars og møtte Bob Mumgaard sammen med Equinor-sjef Anders Opedal.

Skryseth forteller at hun fikk et solid inntrykk av selskapet og har håp og tro på at de kommer til å lykkes.

– Et gjennombrudd her vil rett og slett være revolusjonerende for energiforsyningen fremover. Det er derfor så mange er engasjert og interessert, sier hun.

Ulikt Lawrence Livermore-laboratoriet i California, som bruker enorme lasere for å gjennomføre fusjonsprosessen, satser CFS på radiobølger og magneter. I 2021 gjennomførte de en vellykket test av sin spesielt kraftige magnetteknologi.

– Det var et uhyre imponerende arbeid, sier fysikkprofessor Odd Erik Garcia ved UiT Norges arktiske universitet.

Han er Norges fremste ekspert på fusjonsenergi og jobber med et forskningssamarbeid mellom MIT og UiT Norges arktiske universitet, finansiert av Equinor. Samarbeidet støtter oppunder deler av det vitenskapelige grunnlaget for CFS’ testreaktor SPARC, den som bygges i Devens. Etter planen skal den stå ferdig om to-tre år.

– At de er i rute med dette, på tross av pandemien, er mektig imponerende, sier Garcia.

Noen meter bak kontorbygningen i Devens er byggearbeidet i full gang. Vi får utdelt refleksvest, hjelm og vernebriller for å ta anlegget nærmere i øyesyn.

Det består av fem sammenkoblede bygninger med en stor betongkloss i midten. Sistnevnte skal huse selve fusjonsanlegget, den smultringformede metallmaskinen som har fått navnet tokamak etter at den ble oppfunnet på 50-tallet av sovjetiske forskere.

Inne i metallsmultringen suger de først ut all luft, så det skapes et vakuum, forklarer leder for tokamak-drift, Alex Creely. Så tilsetter de hydrogengass, som varmes opp til ti millioner grader ved at en magnet i midten skaper en gnist og dytter elektrisk strøm rundt og rundt i sirkel.

Deretter skyter de inn radiobølger, som kommer opp fra kjelleren gjennom store rør. De elektromagnetiske bølgene varmer hydrogenet videre opp til hundre millioner grader, så fusjonsprosessen kan finne sted.

– Du kan tenke på det litt som en mikrobølgeovn – bare med radiobølger, sier Creely.

Underveis holder en rekke magneter plasmaet i en svevende tilstand så det ikke berører kantene og all varmen forsvinner, og det er i denne forbindelsen at selskapets magnetteknologi er viktig: De kraftige magnetene betyr at maskinene kan være mindre, bygges raskere og dermed er langt mer kommersielt relevante.

– Den teknologien har vært mer kapabel enn vi trodde da vi først begynte med dette, sier administrerende direktør Bob Mumgaard.

Målet med SPARC er å vise at du kan oppnå de riktige forholdene i industriell skala. Prøveprosjektet er bygget for å vare i ti år og skal produsere 140 megawatt termokraft på høyden. Parallelt jobber CFS med ARC, et kommersielt fusjonskraftverk.

Allerede har de begynt å vurdere hvor de skal bygge det, og det høythengende målet er å levere fusjonsenergi til strømnettet på begynnelsen av 2030-tallet.

Flere andre fusjonsselskaper har lignende mål, ifølge administrerende direktør Andrew Holland i Fusion Industry Association, som representerer nesten 40 fusjonsenergiselskaper. I tillegg til CFS, trekker han frem Helion Energy i Washington State, TAE Technologies i California og Tokamak Energy i Storbritannia blant dem som har kommet lengst.

– Dette gjør 2030- og 2040-årene til tiårene for oppskalering, når fusjonsenergi kan bli den virkelige globale industrien det er ment å bli, sier han.

Adam Stein, senioranalytiker i kjernekraft ved forskningssenteret Breakthrough Institute, er enig i at vi er nærmere målet om stjernekraft nå enn noen gang før, og at det er mange lovende selskaper innen feltet. Likevel er han langt mer avmålt til fremdriften, og han mener det er en utfordring å få fusjonskraftverk koblet til strømnettet om bare rundt ti år.

– Det er en veldig akselerert tidsplan, etter min mening, sier han.

Veien frem til en fungerende fusjonsindustri er fortsatt milelang, påpeker han, og den er brolagt med spørsmål som hvordan man skal overkomme effektivitetstap, hvordan kraftverkene kan operere med så høye temperaturer over lengre tid, hvordan industrien skal reguleres, hvem som skal kjøpe kraften, hvor reaktorene skal bygges og hvordan energien passer inn på strømnettet.

– Vi trenger fortsatt flere gjennombrudd, sier Stein.

Andrew Holland i Fusion Industry Association anerkjenner at det gjenstår flere vitenskapelige og tekniske usikkerheter, men han mener dette kan løses ved flere private investeringer, mer offentlig støtte og flere menneskelige ressurser.

– Hvis vi kan skaffe ressurser og oppmerksomhet til fusjonsenergi, bør vi kunne forvente å se disse gjennombruddene, sier han.

På en av veggene i hovedkvarteret til CFS er det skrevet en luftig visjon: Tenk om deres fusjonskraftverk kan stå for 20 prosent av verdens energibehov innen 2050.

– Det hadde vært fantastisk. Det ville hatt en veldig, veldig, veldig, veldig, veldig stor innvirkning, sier administrerende direktør Bob Mumgaard.

Han medgir at selskapet har ambisiøse mål.

– Men én ting er å ha store ambisjoner og en Power Point-presentasjon, noe annet er å ha et selskap som er i stand til å utføre ting på en åpen og gjennomsiktig måte, og som beveger dette fremover veldig raskt med samarbeid og fagfellevurdert forskning.

For fem år siden mener Mumgaard at de ville ha blitt latterliggjort «i visse kretser». Nå er han ganske trygg på at de vil komme i mål med pilotprosjektet SPARC på tiden, litt avhengig av forsyningskjedene, som fortsatt ikke er helt som de var før pandemien. Finansieringen av prosjektet er også i orden.

– Ting faller ganske raskt på plass, sier Mumgaard.

Det verst tenkelige scenarioet vil være at det ikke viser seg mulig å utvinne energien, men det aller største nederlaget vil være å ikke forsøke i det hele tatt, mener Bob Mumgaard.

Å se at mulighetene for fusjonsenergi ligger der, rett rundt hjørnet, men ikke prøve å utvikle teknologien for å løse energiomstillingen, en av de største utfordringene menneskeheten står ovenfor.

– Det vil ikke bare være fantasiløst, sier han.

– Det vil være en fullstendig svikt av hva det innebærer å være en sivilisasjon.