Kina finder braendstof til fremtidens fusionsenergi – men det ligger på månen

Kina har bekraeftet fundet af lagre af helium-3 på månen. Det har forskere spået om laenge – og det kan gøre drømmen om fusionsenergi til virkelighed. Hvis det altså kan bringes ned på Jorden.

De kinesiske forskere fra Beijing Research Institute of Uranium Geology (BRUIG) kunne knap få armene ned. Og med god grund: Efter flere års intens forskning opdagede de ikke blot et nyt materiale gemt vaek i små stykker måneklippe. De fandt også koncentrationer af helium-3, et element der kan bruges som braendstof i fusionsenergi.

Fusion er det omvendte af fission – den atomare kaedereaktion, som a-kraftvaerker i dag gør brug af. Men hvor fission på notorisk vis producerer en stor maengde højradioaktivt atomaffald, er fusion langt renere og afgiver langt mere energi end sin fissionsfaetter.

En fusionsreaktor kunne derfor blive en vigtig brik i omstillingen fra fossile braendstoffer og de medfølgende CO2-udladninger, der kommer af at braende den slags af. I hvert fald på papiret – i virkeligheden er en fusionsreaktor ekstremt dyr at bygge, endnu dyrere at vedligeholde, og der findes ikke gode, praktiske anvendelige kilder til fusionsmateriale her på Jorden.

Men det gør der måske på månen: Videnskabsmaend og astronomer har laenge forudsagt, at måneklippe kunne indeholde store maengder af helium-3. Det lader det kinesiske forskerhold nu til at have bekraeftet.

Endda i koncentrationer, der på sigt kan løse verdens energiproblemer.

»Hvert år kunne tre rumfaergemissioner hente nok braendstof til alle mennesker på tvaers af hele kloden,« udtaler Ouyang Ziyuan, formand for Kinas måneprogram, til det kinesiske medie China Daily. Dermed er helium-3 en god kandidat til en fremtidig månebaseret mineindustri.

Det lyder lovende – og med god grund. For selv om kommercielt anvendeligt fusionsenergi stadig ligger et paent stykke ude i fremtiden, er det ikke svaert at se potentialet.

Ifølge Det Internationale Atomare Energiagentur (IAEA) udleder fusion fire gange så meget energi som en normal atomreaktor. Det udlader mange millioner gange mere energi end fossile braendstoffer. Blot et par gram fusionsbraendstof, beregner IAEA, kan daekke en gennemsnitlig vestlig borgers energiforbrug i 60 år.

Samtidig er fusion langt mere sikkert – der er ikke risiko for nedsmeltningskatastrofer som ved Chernobyl eller Fukushima.

»Fusion er på mange måder den perfekte energikilde,« udtalte Steven Cowley, forsker ved Culham Centre for Fusion Energi, til CNN i 2013.

Det har mange andre eksperter sagt både før og siden – men her begynder også problemerne.

Traditionel atomkraft fungerer ved, at uran-atomer splittes ad i en kaedereaktion, der udlader enorme maengder energi.

Fusion er det omvendte – her fusionerer to atomer i en reaktion, der udlader endnu mere energi. Desvaerre er der kun ét sted i universet, hvor den slags reaktioner forekommer naturligt: i en stjernes indre.

Her mases atomer sammen under stjernens faenomenale tyngdekraft i en kosmisk trykkoger. Hvilket ikke overraskende er umuligt at genskabe nede på Jorden. I stedet opvarmes fusionsmateriale i en reaktor til over ét hundrede millioner grader, hvorefter fusionsreaktionerne finder sted.

Mangel på penge og tritium

Desvaerre er det meget, meget dyrt. Ligesom nuvaerende fusionsreaktorer stadig bruger mere energi, end de udlader, hvilket gør idéen om en kommerciel reaktor temmelig meningsløs. I hvert fald for nu – men forskere verden over er i fuld gang med at videreudvikle teknologien.

Det fører til det naeste problem. Selv hvis vi bygger en kommerciel farbar reaktor, kan dennes fusion i praksis kun lade sig gøre via brint-isotoperne deuterium og tritium.

Et normalt brintatom består af én proton og én elektron. Modsat har deuterium både en proton og en neutron, mens tritium har én proton og to neutroner. Og her begynder magien – fusioneres deuterium med tritium skaber der et heliumatom, en overskydende neutron og ufattelige maengder energi.

Men ak – hvor deuterium er relativt almindeligt her på Jorden, er tritium både radioaktivt og meget sjaeldent. Der er ganske vist håb om, at det kan udvindes ved at tilføje litium til en fusionsreaktor, men det vil kraeve en massiv udvidelse af nuvaerende mineaktivitet.

Også dybt på havets bund, hvor det meste af Jordens litium lader til at befinde sig.

Samtidig er den overskydende neutron ved deuterium-tritium-fusionen så energiladet, at den gør selve reaktorkammeret højradioaktivt. Dermed vil en sådan fusion indirekte skabe radioaktivt materiale – omend i en mindre grad end i atomkraftvaerker. Der er dog stadig tale om mellem 60.000 til 160.000 tons sådant radioaktivt affald, hvis en fusionsreaktor kører i 30 år, ifølge tal fra Max Planck Instituttet.

Det er ikke ideelt, og derfor spiller månen en potentielt vigtig rolle: Helium-3 kan også fusioneres med deuterium, men uden radioaktivitet eller affaldsstoffer.

Desvaerre findes der naesten intet helium-3 hernede på Jorden. Men forskere har laenge spået, at månens overflade kan gemme på over en million tons af materialet. Nu behøver vi kun teknologien til at hente det på økonomisk vis.

Det er dog i sig selv noget af en udfordring. For det første vil det kraeve ufattelige summer at sammensaette en permanent mineoperation på månens golde overflade. De mest optimistiske rapporter forventer ikke, at det sker før efter 2030. Samtidig må denne mineindustri arbejde temmelig hårdt for sit daglige brød.

De kinesiske forskere har ikke offentliggjort den praecise koncentration af helium-3 i dets månestøv. Men den anslås at vaere temmelig lav: Det vil kraeve 150 tons månesten for at udvinde blot et enkelt gram af det potentielle fusionsbraendstof.

Omvendt er fusionsreaktionen så kraftfuld, at der ikke skal mange gram helium-3 til for at gøre processen farbar – jaevnfør Ouyang Ziyuans kommentar.

Det løser dog ikke de enorme udfordringer ved rent faktisk at bygge en praktisk anvendelig base til en kommende mineindustri på månen. Men også her er den kinesiske opdagelse vigtig.

Kina med på listen

Indtil nu er USA og det davaerende Sovjetunionen de eneste nationer, der har sendt månemateriale tilbage til Jorden. Sidste gang, det skete, var helt tilbage i 1976.

Men i 2020 blev Kina det tredje land på den korte liste, da den ubemandede Chang’e 5 månemission vendte tilbage til Jorden med 1,731 kilo månestøv i lasten.

Hvert år kunne tre rumfaergemissioner hente nok braendstof til alle mennesker på tvaers af hele kloden. OUYANG ZIYUAN, FORMAND FOR KINAS MÅNEPROGRAM