Fuusioreaktio on ydinreaktio, jossa kaksi kevyttä atomiydintä yhdistyvät yhdeksi raskaammaksi ytimeksi. Siis hetkonen – jos fuusioenergiakin on ydinenergiaa, miksi siihen yhdistyvät positiiviset mielikuvat? Entä millä tapaa se eroaa meille tutummasta fissioreaktiosta? Ja minkä vuoksi fuusioenergian läpimurtoja seurataan kuin kuuta nousevaa?
”Jos fuusioenergia kuulostaa sanana vaikealta, sen voi ymmärtää yritysfuusion kautta, jossa kaksi yritystä sulautuu yhteen. Fuusioreaktiossa yhdistetään kaksi erillistä hiukkasta yhdeksi ja samalla ne vapauttavat energiaa”, selvittää Tuomas Tala, VTT:n johtava tutkija ja fuusioteknologian tutkimusprofessori.
Fuusioenergia puhuttaa paljon, eikä ihme: fuusioreaktiossa ei synny ollenkaan korkea-aktiivista jätettä, kuten fissioreaktiossa. Fissioenergia, eli se, minkä miellämme perinteisemmin ydinvoimaksi, puolestaan jättää jälkeensä radioaktiivista jätettä, kuten plutoniumia tai uraania. Ydinjätteen säilöntä on herättänyt vilkasta keskustelua jo vuosikymmeniä ja siksi fuusioenergian puhtaus kiinnostaa.
Vaikka fuusion ja fission toimintaperiaate on samanlainen, fuusioenergia tarjoaa puhtaan energian lisäksi myös toisen kiistattoman edun.
”Fuusioreaktorit ovat turvallisempia siitä yksinkertaisesta syystä, että fuusioituvaa polttoainetta on reaktorissa vain noin kymmeniä kilogrammoja. Fissioreaktorissa polttoaineen määrät kipuavat puolestaan satoihin tonneihin. Fuusioreaktorissa ei voi tapahtua sellaista onnettomuutta, joka vaikuttaisi lähiympäristöön tai sen ihmisiin”, Tala kuvailee.
Nollasta nettopositiivisuuteen
Jos fuusioenergia on niin turvallista fissioenergiaan nähden, miksi meillä on vielä fissioon perustuvia ydinvoimaloita?
”Fuusioenergia on siinä mielessä päästötöntä, että se ei synnytä kasvihuonepäästöjä, eikä korkea-aktiivista jätettä. Fuusion sivutuotteena toki syntyy heliumia, joka ei itsessään ole ympäristölle vaarallista. Fuusioreaktorissa syntyy kuitenkin matala-aktiivista metallipohjaista ydinjätettä vähintään saman verran kuin fissioreaktorissa,” Tala selittää.
Toinen, merkittävämpi syy fissiovoimaloiden vakiintuneeseen asemaan on energiatuotanto: vasta viime vuonna fuusioreaktio saatiin tuottamaan enemmän energiaa kuin sen ylläpitoon vaadittiin. Tätä kutsutaan nettopositiiviseksi fuusioreaktioksi. Kahden viikon onnistuneiden kokeiden tuottamalla energiamäärällä olisi voinut kiehauttaa noin kymmenen litraa vettä, raportoi Tekniikan Maailma viime vuonna.
Vaikka tulos ei välttämättä kuulosta hääviltä, se on kuitenkin erittäin merkittävä. Onnistumisella fuusioenergian todistettiin voivan toimia myös käytännössä, eikä vain teoreettisella tasolla. Tämä on Talan mukaan näkynyt kiinnostuksessa fuusioenergian tutkimuksessa – ja ehkä myös rahoituksessa.
”70-luvulla fuusioenergiasta innostuttiin todella ja silloin ajateltiin, että fuusion onnistuminen on vain ajan kysymys. 90-luvulla tajuttiin, että tässä tulee kestämään vielä, ja 2000-luvun alussa tutkimuksen eteneminen oli todella hidasta. Vuoden 2020 jälkeen tapahtui edistysaskelia ja innostus asiaa kohtaa alkoi taas nousemaan – ja nyt viimeaikaisten onnistumisten myötä Suomessakin hankkeille on ollut helpompi saada rahoitusta.”
Insinööreistä on alalla pulaa
Tala itse valitsi Teknillisessä korkeakoulussa ydinenergian kolmen muun mahdollisen opintosuunnan yli. Suomi oli samana vuonna liittynyt Euroopan Unioniin ja näin tuli mahdolliseksi osallistua Euroopan atomienergiayhteisön, Euratomin, fuusiotutkimuksiin.
Tällä hetkellä Eurooppa onkin fuusiotutkimuksen kärjessä. Talan mukaan Suomessa tutkimus voi ja elää hyvin, sillä ydinenergiaan suhtaudutaan myönteisemmin kuin monessa muussa maassa. Tulevaisuudessa alalla tullaan hyödyntämään tekoälyä fuusiodatan analyysissä ja kvanttitietokoneet tulevat auttamaan laskennassa.
Opiskelijoita fuusioenergian alalle kuulemma riittää, etenkin tiedepuolelle. Mutta fuusiolaitokset vaativat myös valtavan määrän insinööriosaamista, jotka tutkivat materiaalitekniikkaa ja erilaisten laitteiden rakentamista. Näihin aloihin on vähemmän tunkua. Eli tulevaisuudessakin riittää tekemistä.
Tala haluaa lopuksi painottaa vielä yhtä asiaa:
”Fuusioenergian ja fissioenergian vastakkainasettelu on täysin turhaa. On ilmiselvää, että jos valinnan voisi tehdä, kaikki valitsisivat fuusion, mutta fissio on tällä hetkellä se energiamuoto, joka tuottaa taloudellisesti energiaa, ja fuusion tulemiseen on kuitenkin vielä matkaa.”
Innostuitko kuulemaan lisää tulevaisuuden trendeistä? Lataa DNA:n Teknologiatrendiraportti 2024 ja ratsasta tulevaisuuteen innovaatioiden aallonharjalla!
