Fissiosta kohti fuusiota

Julkaistu 19.04.2024

Platom osallistuu yhdessä VTT:n kanssa DEMO-fuusioreaktorin radioaktiivisten jätteiden käsittelyn ja käytöstäpoiston suunnitteluun. DEMO on EUROfusion-konsortion konseptivaiheessa oleva fuusiolaitosdesign, jolla on tarkoitus osoittaa fuusioteknologian käyttökelpoisuus sähköenergian tuotannossa. Tämänhetkisten suunnitelmien mukaan DEMOn on määrä olla sähköntuotannossa 2050-luvulla.

fusion reactor

Vaikka sekä fissio- että fuusioreaktion energiantuotanto perustuu hiukkasten väliseen ydinreaktioon, ovat näihin teknologioihin perustuvat laitokset käytännössä hyvin erilaisia keskenään. Esimerkiksi polttoaineen osalta nykyisin käytössä oleviin ydinreaktoreihin on ladattu kymmeniä tai satoja tonneja uraania, kun taas fuusioreaktorissa vedyn isotoopeista koostuvaa polttoainetta (plasmaa) on tyypillisesti vain joitakin grammoja tai sen osia kerrallaan.

Myös muodostuvien radioaktiivisten jätteiden osalta konseptit ovat hyvin erilaisia keskenään. Fissioreaktion yksi merkittävimmistä haittapuolista on käytetty ydinpolttoaine, joka pysyy korkea-aktiivisena huomattavan pitkiä aikoja vielä reaktorista poistamisen jälkeen. Fuusioreaktion lopputuotteena sen sijaan muodostuu vain inerttiä heliumkaasua, kun polttoaineena käytetään deuteriumia ja tritiumia. Haasteita aiheutuu kuitenkin radioaktiivisuudesta, joka muodostuu reaktorin rakennemateriaalien aktivoitumisesta voimakkaassa neutronivuossa.

Fuusiolaitosten käytettävyyden kannalta keskeinen tekijä on lisäksi tritiumin onnistunut hallinta. Radioaktiivisena aineena tritium on haitallista ihmisille ja ympäristölle, mutta fuusioreaktion näkökulmasta se on erittäin arvokasta polttoainetta. Koska hyödyntämiskelpoisia menetelmiä tritiumin riittäväksi tuottamiseksi muualla teollisuudessa ei käytännössä ole olemassa, fuusioreaktorin yksi keskeisimpiä tavoitteita on, että se pystyy itse hyödyntämään polttoaineena tarvitsemansa tritiumin. Tämä on mahdollista, kun reaktoriin tätä tarkoitusta varten sijoitetussa materiaalissa, lähtökohtaisesti litiumissa, tapahtuu aktivoitumisreaktioita neutronisäteilyn vaikutuksesta.

”Fuusio on periaatteiltaan jo hyvin ymmärretty, mutta käytännössä joiltain osin haastavasti toteutettavissa oleva teknologia erityisesti reaktion korkeaan lämpötilaan liittyvien vaatimusten vuoksi. Onnistuessaan fuusioteknologian tuomat hyödyt ovat kuitenkin niin ilmeiset, että kansainvälinen tutkimus- ja kehitystyö näiden haasteiden ratkaisemiseksi on erittäin aktiivista juuri tällä hetkellä,” kertoo projektiin osallistuva Vesa Laitinen (Expert – RadWaste & Ageing Management, Platom Oy).