Mirko Salewski ved ITER's byggeplads i Sydfrankrig. Foto Don Spong

Et skridt nærmere realisering af fusionsenergi

fredag 17 jan 20

Kontakt

Mirko Salewski
Lektor
DTU Fysik
23 66 84 44
Ti års forskning i de hurtige partikler i fusionsplasma har givet øget viden om en af de vigtigste processer i fusionsenergien.

Mirko Salewski er lektor på DTU Fysik og en af verdens førende eksperter inden for den del af fusionsenergien, der handler om de hurtige partikler i plasma. Han har nu samlet sin forskning i en doktorafhandling, der giver en indføring i og overblik over hele området.

De hurtige partikler dannes i forbindelse med fusionsprocessen. De bevæger sig med høj hastighed og opvarmer de andre partikler ved kollision. Det afføder en høj temperatur af plasmaet, som holder fusionsprocessen i gang. Energien høstes og omdannes til elektricitet.

Fusionsenergi er således sammensmeltning – fusion - af atomer i modsætning til den spaltning, der finder sted i atomkraftværker. Selvom de hurtige partikler spiller en afgørende rolle i denne proces, er den nuværende viden om partiklerne begrænset. Men Mirko Salewski har gennem sin forskning bragt os et skridt nærmere at kunne karakterisere og forudse deres bevægelser. Dermed er vi også kommet tættere på muligheden for at kunne styre, hvordan vi bedst muligt kan udnytte partiklerne til at skabe den ønskede energi.

”Jeg startede egentlig min forskning et helt andet sted, nemlig med numerisk simulation af fluiddynamik og forbrændingsprocesser i gasturbiner. Men allerede dengang i slutningen af 1990’erne kunne vi se, at turbinernes CO2-udledning var problematisk i forhold til den globale opvarmning. Derfor fik jeg interesse for fusionsenergien, der kan erstatte de fossile brændstoffer uden den fare for radioaktivitet eller nedsmeltning, som atomkraft har,” siger Mirko Salewski. 

En del af Mirko Salewskis arbejde omhandler hans introduktion af tomografi som en afgørende metode i arbejdet med at forstå hurtige partikler. Tomografi er et velkendt matematisk værktøj, der dog ikke tidligere har været anvendt på området.

”Vi har med tomografi-metoden kunnet påvise, at de hurtige partikler med forskellige hastigheder opfører sig mere eller mindre ønskeligt i forhold til at opvarme plasma. Med den viden har vi fremover også grundlag for at kunne påvirke processen, så der skabes mest mulig varme i centrum af plasma og dermed mest mulig energi,” siger Mirko Salewski.

En af fusionsenergiens store udfordringer er, at det i øjeblikket kræver mere energi at vedligeholde fusionsprocessen, end der kan udvindes.

Muligt at aflæse for ikke-specialister

Der er ingen tvivl om, at netop anvendelsen af tomografi-metoden har betydet en væsentlig forbedring af hele forskningsområdet. Tomografi gør det muligt at omdanne de mange komplicerede datamålinger af hurtige partiklers hastigheder til todimensionelle billeder. Fuldstændig som vi kender det fra en skanner på et hospital.

”De billeder er nemme at aflæse, også for ikke-specialister. Eksempelvis er vores plasmafysikstuderende i stand til at gøre det efter blot 3-4 forelæsninger, og det øger naturligvis mulighederne for en større forskningsindsats på området. En indsats, der er nødvendig, for at gøre fusionsenergien moden til at afløse fossile brændstoffer i fremtiden,” siger Mirko Salewski.

Allerede inden doktorgraden er Mirko Salewski som førende ekspert på området udpeget til at være formand for den gruppe, der skal rådgive ledelsen af ITER på dette og beslægtede områder. ITER er verdens største fusionsreaktor, der er ved at blive opført i Sydfrankrig. Danmark er blandt de 35 lande, der står bag anlægget.

På ITER er det planen at kunne lykkes med at udvinde 10 gange mere energi, end der kræves for at drive fusionsprocessen.

Næste skridt for Mirko Salewskis forskning er at sikre hurtigere resultater af tomografi-målingerne. I dag kræver de store mængde data et par dages beregninger, før de todimensionelle billeder er klar. Det vil Mirko Salewski gerne nedbringe til et par minutter.

”Samtidig vil jeg gerne udvide resultatet af målingerne til også at omfatte billeder i 3D, som vil kunne give os ny viden. Derudover er min vision at inddrage kunstig intelligens som hjælp til at opnå både bedre og hurtigere resultater,” siger han.

Fusionsenergi fremkommer ved sammensmeltning af atomkerner i modsætning til den spaltning, der finder sted i atomkraftværker. Processen sker i plasma, der kan opnå en temperatur på langt over 100 millioner grader celsius. Temperaturen i solens centrum er ca. 15 millioner grader.

Plasma dannes ved ekstrem opvarmning af gas, og i fusionsplasmaer dannes helium af brint-isotoper i en fusionsproces. Det er den samme proces, som sker i solen.

ITER er verdens største fusionsreaktor. Den opføres i Sydfrankrig, mellem Nice og Marseille i Sydfrankrig.

Bag ITER står 35 lande. Ud over EU’s 28 medlemsstater er det Schweiz, Kina, Indien, USA, Rusland og Sydkorea. Australien og Kasakhstan er tilknyttet som tekniske og videnskabelige samarbejdspartnere, men er ikke medlemmer af ITER-organisationen.