Fuusio - energialähteiden kuningas Midas?
Kaikki maapallon elämä on fuusioreaktioiden varassa, koska oma aurinkomme on jättimäinen fuusioreaktori. Fuusion energiantuotto on erinomainen, ja voimalaitokseen valjastettuna se tarjoaisi kestävän ja lopullisen vastauksen ihmiskunnan energiakysymykseen.Maailmanlaajuisena yhteistyönä suunnitellun ITER-koereaktorin tarkoituksena on osoittaa fuusioenergian tekninen toteutettavuus.
Kohonneet polttoainehinnat ovat kirvelleet mieliä ja kiukkuisimmat vaativat polttoaineveron laskemista.
Päättäjien ja kansalaisten olisi kuitenkin syytä nostaa katseensa oman kukkaronsa nyöreistä ja yrittää ensin nähdä syy huippukalliisiin polttoainehintoihin ja sitten pohtia ankarasti tulevaisuudennäkymiämme.
Verot eivät ole syy bensiinin hinnannousuun eikä fossiilisten polttoaineiden suurin ongelma ole kasvava hinta vaan ihmiskunnan energiatarpeen tyydyttäminen tulevaisuudessa, kun fossiiliset vaihtoehdot käyvät vähiin.
Öljyn ja muiden fossiilisten polttoaineiden käytössä on jo nyt ongelmia, jotka ovat saavuttamassa hälyttävät mittasuhteet sekä globaalisti että paikallisella tasolla. Yksin liikenteen päästöt aiheuttavat vuosittain Euroopassa miljoonia akuutteja hengitystiekohtauksia.
Fossiilisten polttoaineiden käytöstä johtuva kasvihuoneilmiön voimistuminen puolestaan voi aiheuttaa ilmastonmuutoksen, jonka seurauksista viimeaikaiset luonnonkatastrofit ovat vain kepeää alkusoittoa. Näistä syistä fossiilisia polttoaineita tulisi käyttää äärimmäisen vastuuntuntoisesti.
Fossiilisten polttoaineiden käytön rajoittamisen ei kuitenkaan tarvitse johtaa elintason laskuun. Jokapäiväinen elämämme on nykyään ennen kaikkea sähkön varassa - tosin usein huomaamatta.
Niinpä vastuuntuntoisen energiapolitiikan pitäisi keskittyä kestävien sähköntuotantomuotojen kehittämiseen.
Fuusion tehot ovat huikeita
Kestäviä energialähteitä ovat sellaiset energiantuottomuodot, jotka eivät synnytä kasvihuonekaasuja eivätkä vaaranna ilmakehää, eivät huononna ilmanlaatua ja joiden energialähde on käytännössä ehtymätön.
Näillä kriteereillä tulevaisuuden sähköntuotantomuodoiksi sopisivat vesi-, aurinko- ja tuulivoima, fissiovoima sekä fuusioenergia.
Aurinko- ja tuulienergian perusrajoituksena on niiden kausiluontoisuus ja riippuvuus sääoloista. Vesivoima puolestaan on lähes loppuun rakennettu. Laajamittaiseen sähköntuotantoon soveltuvat vain fissio- ja fuusioenergia.
Fissiolla on hyväksyttävyysongelmia, jotka johtuvat suuressa määrin yleisestä tietämättömyydestä ja lukuisista uutisankoista. Fuusion ongelmana taas on, että sen kehitystyö on vielä kesken.
Fuusioenergian tärkeimmät edut ovat energian saasteettomuus ja ehtymättömät polttoainevarat: merivesi ja maankuoren litium. Helpoimmassa energiantuotantoon soveltuvassa fuusioreaktiossa näistä saatavat kaksi vedyn raskasta isotooppia, deuterium ja tritium, yhtyvät heliumytimeksi.
Fuusion energiasisältö on valtava, sillä yhdestä grammasta deuterium-tritium -polttoainetta saadaan energiaa lähes 100 000 kWh. Saman määrän tuottamiseksi hiilivoimalassa tarvittaisiin kahdeksan tonnia hiiltä.
Polttojätteenä syntyy vain vähäisiä määriä heliumia, joka ei ole radioaktiivista. Fuusioreaktori on passiivisesti turvallinen, koska fuusiopalo sammuu kaikissa häiriötilanteissa. Haittoina ovat reaktorin sisäosien aktivoituminen ja polttoaineena käytettävän tritiumin käsittely.
Tärkeä periaatteellinen ero fissioreaktoriin nähden on, että radioaktiivisuuden tasoon voidaan vaikuttaa materiaalivalinnoilla. Parhaimmillaan materiaalit ovat uudelleenkäytettävissä muutamien kymmenien vuosien jälkeen.
Tekniset ongelmat pyritään ratkaisemaan
Fuusion suurin heikkous on sen vaikea tekninen toteutettavuus. Polttoaineen pitää olla erikoisessa olomuodossa, plasmana. Plasma on sähköisesti varattua kaasua, ja sellaisena varsin kesyttämätön ja vaikeasti hallittava.
Kun vielä fuusioplasman lämpötilan tulee olla huikeat 100 miljoonaa astetta (eli kymmenen kertaa korkeampi kuin auringossa), voisi tehtävää kuvitella mahdottomaksi.
Varattuja hiukkasia voidaan kuitenkin ohjailla sähkö- ja magneettikentillä, ja fuusiotutkimuksen voimakkain painopiste onkin ollut nk. magneettisessa koossapidossa, jossa kuuma fuusiopolttoaine suljetaan "magneettiseen pulloon" voimakkailla magneettikentillä.
Fuusioenergian tieteellistä toteuttamista pidetään jo varmana, mutta sen kaupallisen käyttöönoton tiellä on joukko teknologisia ongelmia. Niiden ratkaiseminen vaatii pitkäjänteistä, maailmanlaajuiseen yhteistyöhön perustuvaa tutkimus- ja koetoimintaa.
Fuusion kehitystyö on tähän asti ollut puhtaan tieteellistä, eikä minkään koelaitteen tarkoituksena ole ollut tuottaa nettoenergiaa.
Seuraavan polven koereaktorin, ITERin, tarkoituksena on jo osoittaa fuusioenergian tekninen toteutettavuus: toteutuessaan se tuottaisi kymmenen kertaa enemmän energiaa kuin kuluttaisi.
ITERin yksityiskohtainen suunnittelu tehtiin kansainvälisenä hankkeena, jossa mukana olivat Euroopan unioni (Euratom), Japani, Venäjä ja Yhdysvallat.
Viime vuosikymmenen halpa öljynhinta kuitenkin sokaisi poliittisten päättäjien silmät, ja ITERin rakentamispäätös on viivästynyt. Onnistuessaan panostus kannattaa varmasti, sillä fuusio on kestävä ratkaisu vuosimiljooniksi eteenpäin.
Jos lähitulevaisuudessa joudumme radikaalisti rajoittamaan fossiilisten polttoaineiden käyttöä, meillä ei ole korvaavaa energiantuottomuotoa, joka saataisiin lyhyellä varoitusajalla käyttöön.
Siksi kohonneet polttoainehinnat pitäisi ottaa ensimmäisenä varoituksena eikä viivytellä lupaavien energialähteiden kuten fuusion kehittelyn kanssa.
Tutkimus- ja kehitystyön sekä asiaan liittyvien poliittisten päätösten pitäisi nojata realiteetteihin ja rationaalisiin argumentteihin eikä harhoihin ja kuvitelmiin.
TAINA KURKI-SUONIO
13.10.2000
Kirjoittaja on yliassistentti Teknillisessä korkeakoulussa.
