www.matematikk.org
Trinn 8-10Elever Trinn 8-10Lærer Trinn 8-10Foresatt

Sola på jorda - i en smultring

Når det snakkes om en kommende energikrise i fremtiden, så er det feil. Det finnes rikelig med energikilder i naturen. Problemet er å finne noen som er like billige og pålitelige i bruk som olje, kull og gass.

SolcelleanleggSolcelleanlegg

Selv om solcelleanlegg og vindkraftverk kommer til å bidra med mye energi i årene som kommer, vil det ikke være nok til å dekke behovet vi vil ha i framtiden. Ikke bare skal man erstatte fossile brennstoffer som brennes i kraftverk, det skal også leveres energi til alle kjøretøyene som kommer til å gå på hydrogen eller batterier.

I tillegg skal vi sørge for at det fattige flertallet på jorda får varme om vinteren og lys om natten. Og strømmen bør helst være stabil. Det vil si at den skal kunne leveres når vi trenger den som mest, også når det er vindstille, mørketid eller overskyet vær. Dette er en av grunnene til at kjernekraft igjen er i ferd med å bli aktuelt i mange land, og til at man forsker mer enn noensinne på en av den mest effektive energikilden av alle.

Den kalles fusjonskraft, og fungerer på samme måte som energiproduksjonen inne i stjernene. Lyset og varmen fra Sola oppstår når hydrogenatomer kolliderer med hverandre ved veldig høy temperatur, over 15 millioner grader. Under slike forhold smelter mange hydrogenatomer sammen og danner heliumatomer, i en prosess som kalles kjernefusjon.

Etter fusjonen har man heliumatomer som er lettere enn hydrogenatomene de ble dannet av. Noe av massen er blitt borte! Masse er blitt forvandlet til ren energi slik Albert Einsteins berømte ligning E=mc2 beskriver. Hvert sekund smelter 600 000 000 tonn hydrogenatomer sammen til helium, noe som fører til at 4 000 000 tonn med solmasse blir til lyset og varmen som blant annet treffer Jorda.

Denne effektive energiproduksjonen kan i teorien gjenskapes på jorda, ved å bruke hydrogen som finnes i havvann. Dette vet man takket være matematiske modellberegninger. De samme beregningene viste også at det ville bli vanskelig å gjøre dette på Jorda. Mens den glødende gassen i Solas indre holdes på plass av tyngdekraften, må gassen på Jorda være i en tett beholder.

Det kan ikke være en fysisk beholder, da alle kjente materialer ville smelte. Isteden må gassen holdes på plass av et kraftig magnetfelt. Etter lange og møysommelige beregninger kom russiske forskere fram til at magnetfelt med form som en smultring kunne fungere som en gassbeholder, og idag er det slike smultringkraftverk det forskes på.

Illustrasjon av ITERIllustrasjon av ITER

 

Det er ennå et stykke igjen til man klarer å omsette de teoretiske beregningene til et fungerende kraftverk. Det mest lovende fusjonskraftprosjektet kalles ITER, og er et samarbeidsprosjekt mellom bl.a. EU, USA, India, Kina og Russland. Hvis alle beregninger stemmer vil ITER demonstrere en lønnsom fusjonsprosess innen 2030. Kommersielle kraftverk kommer antagelig ikke før etter 2050.

Da vil vi ha forsket på fusjon i over hundre år. At vi ikke gir opp et prosjekt som har vist seg så vanskelig å løse, skyldes simpelthen matematikk: fysikernes modeller viser at det er mulig å få til på jorda, og at gevinsten kan bli enorm hvis vi lykkes. Siden "brennstoffet" finnes i alt vann på jorda, og i talløse himmellegemer ute i solsystemet, kan fusjonskraftverk levere så mye energi vi måtte trenge, så lenge det er mulig for mennesker å leve på jorda.

Publisert: 06.08.2009

Skrevet av

Eirik Newth
Eirik Newth

Eksterne lenker