Fuusioenergia ei ehkä sittenkään ole 30 vuoden päässä

Olen kirjoittanut fuusioenergiasta vuosia. Ja myönnän: lähestyin aiempia juttujani tietyllä huvittuneella epäluulolla. Tiedätte sen vitsin — fuusio on aina 30 vuoden päässä. Se on tulevaisuuden energianlähde, aina ja ikuisesti.

Mutta viime aikoina? Jokin muuttui. Ja uskon, että koko ala on muuttunut.

Aurinko tekee sen, miksei mekin?

Fuusion hienous piilee siinä, että se tapahtuu jatkuvasti yläpuolellamme. Aurinko on käytännössä valtava fuusioreaktori, joka murskaa vetyatomeja yhteen käsittämättömän painovoiman alla ja vapauttaa valtavia määriä energiaa. Fysiikka on ollut tiedossa vuosikymmeniä.

Ongelma? Olosuhteiden toistaminen maan päällä on, kaunistelematta sanottuna, pirun monimutkaista.

Perinteinen lähestymistapa käyttää jotain nimeltä tokamak. Se on donitsin muotoinen kapistus, joka voimakkaiden magneettien avulla pitää sisällään superkuumaa plasmaa — eli ainetta niin kuumana, että elektronit ovat paenneet atomeistaan — ja pakottaa vedyn isotooppeja fuusioitumaan. Yksinkertainen periaatteessa, helvetin vaikea käytännössä.

Kuusikymmentä vuotta olemme oppineet, miten helvetin vaikeaa se on.

Mutta nyt alkaa tapahtua

Viime vuosina jotain muuttui. Se kivulias, hidas edistyminen on alkanut kiihdyttää vauhtia. Annan pari numeroa:

Reaktorit Ranskassa, Kiinassa ja Etelä-Koreassa pitävät nyt plasmaa sisällään minuutteja — joskus pidempäänkin — lämpötiloissa, jotka saavat auringon pinnan kalvamaan häpeästä. Nämä eivät ole pelkkiä laboratorionäytteitä. Ne ovat seuraavan sukupolven teknologian koekenttiä.

Ja Kiinasta puhuttaessa: heidän EAST-reaktorinsa puhkaisi hiljattain jotain nimeltä Greenwaldin raja — teoreettinen este, joka kuvaa, kuinka tiheä plasma voi olla ennen kuin se muuttuu epävakaaksi. Se on iso juttu. Perustavanlaatuinen fysiikkaongelma, joka on rajoittanut fuusiota vuosikymmeniä, ja joku yksinkertaisesti... meni sen läpi.

Tähti, jota rakennetaan Ranskassa

Jos nämä pienemmät reaktorit ovat koekenttiä, niin ITER on pääkoitos.

Tämä massiivinen kapine rakennetaan Etelä-Ranskaan, ja sen takana on 35 yhteistyössä toimivaa maata. Kun se valmistuu, se painaa 23 000 tonnia ja pyrkii saavuttamaan jotain nimeltä "nettoenergiantuotanto" — eli tuottamaan enemmän energiaa kuin kuluttaa. Se on pyhä graali, se juttu jota fuusio on jahtanut 1950-luvulta lähtien.

En valehdele, etteikö projektissa olisi ollut viivästyksiä. Niitä on ollut paljon. Mutta se mikä kiinnitti huomioni: ITER:n keskussolenoidin kuudes ja viimeinen moduuli saapui äskettäin paikan päälle. Tämä solenoidi on käytännössä maailman voimakkain magneetti, ja se on koko operaation sykkivä sydän. Sen saapumista seuratessa tuli tunne kuin palapelin palaset lopulta loksahtaisivat kohdalleen.

Salainen ase: tekoäly

Tässä on jotain aidosti kiehtovaa, joka ei saa tarpeeksi huomiota: tekoäly alkaa playata valtavaa roolia fuusion toteuttamiskelpoisuudessa.

Tokamakin sisällä plasma on uskomattoman epävakaata. Se on kuin yrittäisi pidättää hurrikaania pullossa samalla kun tuo hurrikaani yrittää muuttua tähdeksi. Perinteisesti tämä vaati insinööriarmeijoiden jatkuvaa säätöä.

Nyt tekoälymallit pystyvät säätämään magneettikenttiä reaaliaikaisesti, ennustamaan missä ongelmia voi syntyä ja täyttämään puuttuvaa dataa synteettisellä mutta luotettavalla informaatiolla. Se on kuin antaisi reaktorille erittäin älykkään hermoston. Ja rehellisesti? Pidän tätä yhtenä aliarvostetuimmista tekoälyn energiahakemuksista.

Ikuisuusongelma: materiaalit

Insinööreillä on sanonta, että tieteen ja taikuuden ero on siinä, että taikuuden pitää toimia vain kerran. Fuusio ei saa toimia vain kerran. Sen pitää toimia miljoonia kertoja, johdonmukaisesti, vuosia, ilman että reaktori tuhoaa itsensä.

Fuusioreaktorin sisätila on karmea ympäristö. Puhumme lämpötiloista, jotka sulattaisivat minkä tahansa materiaalin, plus jatkuva neutronisäteily, joka tekisi useimmista materiaaleista hauraita ja toimintakyvyttömiä ajan myötä.

Tässä astuu kuvaan MIT:n uusi ydinteknologian materiaalilaboratorio. He eivät yritä löytää uutta tiedettä — he yrittävät ratkaista käytännön ongelman: löytää materiaaleja, jotka kestävät fuusioympäristön mutta ovat silti riittävän kustannustehokkaita kaupallisten reaktorien rakentamiseen.

Henkilönä, joka on kirjoittanut tarpeeksi "läpimurto"-juttuja tietääkseen, että läpimurrot eivät tarkoita mitään ilman käytännön toteutusta, tämä materiaalitiedehenkinen keskittyminen tuntuu merkittävältä. Se on näkymätön työ, joka mahdollistaa kauniin työn.

Suurin muutos: ihmiset oikeasti uskovat nyt

Ja tässä on se, mikä on ehkä tärkein tekijä: usko.

Pennsylvanian yliopiston Kleinman Energy Policy Centerin tutkimuksen mukaan yksityinen fuusioinvestointi on noussut dramaattisesti. Tutkijat, jotka kerran lähtivät alalta turhautuneina, palaavat takaisin. Insinöörit ottavat fuusiohankkeita vakavina urapolkuina eikä kiinnostavina sivuproduktioina.

Tässä on itseään toteuttavan ennustuksen elementti. Kun ihmiset uskoivat fuusion olevan mahdoton, siitä tuli itseään toteuttava ennustus, koska lahjakkuus pakeni, rahoitus kuivui ja edistyminen junnaa paikallaan. Nyt kun ihmiset uskovat sen olevan mahdollista, lahjakkuus virtaa sisään, raha seuraa perässä ja edistyminen kiihtyy.

Onko tämä kerta erilainen?

Tässä on rehellinen arvioni henkilöltä, joka on seurannut tätä kenttää vuosia: uskon, että saattaa olla. Todella.

Emme ole vielä perillä. ITER ei ole täysin toiminnassa vielä vuosiin, ja sen jälkeenkin sen osoittaminen, että fuusio voi olla kaupallisesti kannattavaa, vie enemmän aikaa ja rahaa kuin kukaan haluaa ajatella.

Mutta suunta on aidosti muuttunut. Ongelmat, jotka viisi vuotta sitten vaikuttivat perustavanlaatuisilta ja ratkaisemattomilta, ovat muuttumassa insinöörihaasteiksi. Ja insinöörihaasteet, toisin kuin fysiikkaongelmat, voi ratkaista riittävällä ajalla, rahalla ja lahjakkuudella.

Aurinko on viilannut fuusiota 4,6 miljardia vuotta. Meidän täytyy vain oppia tarpeeksi hyväksi pitääksemme valot päällä samalla kun selvitämme yksityiskohdat.

Ja rehellisesti? Ensimmäistä kertaa urallani uskon, että me ehkä todella onnistumme tässä.