Stora möjligheter för Sverige vid utvecklingen av fusionsenergi

Fusionsenergi har länge setts som en framtida energikälla och aldrig har forskarna varit närmare att lyckas än i dag. Genom att hetta upp plasma till så hög temperatur att lätta atomer kan slås ihop till tyngre frigörs stora mängder energi i samma process som sker i solen och andra stjärnor. En fördel med fusion, jämfört med fission som används i dagens kärnkraftverk, är att det går att framställa energi med en liten mängd bränsle och att det radioaktiva avfallet är mycket litet och kortlivat.

EU är den viktigaste finansiären av fusionsanläggningen ITER men Kina, Japan, Sydkorea, Indien, Ryssland och USA står också bakom projektet. Bild: ITER

Så långt verkar det vara den perfekta energikällan, men för att åstadkomma den här processen krävs en temperatur på över 100 miljoner grader Celsius och ett väldigt högt tryck. Något som visat sig vara svårt, särskilt om du vill utvinna mer energi än du förverkar i processen. Med forskningsanläggningen ITER tror sig ledande forskare och ingenjörer kunna ta nästa steg. 

– Det här är ett internationellt stort och jättespännande projekt. Att vi nu uppmärksammar det har tagits emot väldigt positivt bland de företag som vill delta och varit efterlängtat bland forskarna. Sverige bidrar genom EU med flera miljarder kronor till projektet men hittills är det få svenska aktörer som varit inblandade i uppbyggnaden, säger Natasa Pahlm, Programme Manager, International Cooperation på Vinnova. 

Nästa milstolpe på vägen till fusionsenergi

ITER byggs i dag i södra Frankrike och så här långt har 530 företag och 70 forsknings- och utvecklingsorganisationer varit inblandade genom Fusion for energy (F4E), EU:s kontor för ITER. EU är den viktigaste finansiären och står för närmare hälften av budgeten men Kina, Japan, Sydkorea, Indien, Ryssland och USA står också bakom projektet. 

– ITER, som betyder ”vägen” på latin, är nästa stora milstolpe på vägen till fusionsenergi. Tusentals forskare, ingenjörer, företag och politiker från alla deltagande länder har varit inblandade. Det här är ett projekt som för samman hälften av jordens befolkning och 80 procent av jordens BNP, säger Johannes Schwemmer, generaldirektör för F4E.  

Projektet började planeras i mitten av 80-talet och 2010 startade byggarbetet. Totalt har F4E genomfört upphandlingar för fem miljarder euro, men överraskande få har gått till svenska aktörer. Sverige som har en stor vana av att jobba med teknik och anläggningskonstruktion, vilket inte minst har bevisats genom arbetet med forskningsanläggningen ESS utanför Lund, har alla möjligheter att öka sitt engagemang i ITER. Hittills har svenska aktörer bara vunnit 2,5 procent av kontrakten och endast 0,1 % av kontraktsvärdet, och det beror till stor del på att få har deltagit i upphandlingarna.  

– I mina ögon finns det tre starka anledningar till att engagera sig mer i ITER. Den första är att bygga upp kunskapen om fusion, det är svårt och många är skeptiska men tekniken har en enorm potential. Den andra anledningen är att det kortsiktigt finns stor potential för innovation och teknikutveckling inom många områden, till exempel materialteknik, robotik och mät-och-kontrollsystem. Den tredje anledningen är ekonomisk – projektet har just nu en budget på 400 miljarder kronor som troligtvis kommer att öka. Från och med 2021 kommer det att göras upphandlingar i europeiska länder för tio miljarder kronor per år, säger Natasa Pahlm. 

Big Science Sweden hjälper svenska aktörer

För att göra det enklare för svenska företag och forskare att ta hem beställningar från ITER och andra stora internationella forskningsanläggningar har Vinnova, Vetenskapsrådet och Tillväxtverket satsat på ett nytt ILO-sekretariat (Industrial Liaison Office), Big Science Sweden. 

– Vårt jobb handlar om att matcha olika organisationers möjligheter, intressen och kompetens med behoven hos de här anläggningarna, och hjälpa dem med upphandlingsregler och kontakter. Nu kommer vi att börja bygga upp konsortium i Sverige med andra europeiska parter för att bättre bidra till ITER och andra fusionsprojekt, säger Patrik Carlsson, co-director på Big Science Sweden. 

Det är ovanligt att ett enskilt mindre företag kan leverera en komplett lösning till en avancerad anläggning som ITER. I många fall behövs ny teknik. Därför bygger Big Science Sweden samarbeten mellan företag och universitet för att kunna leverera teknik som inte finns i dag. På det sättet kan ITER driva på innovationen i Sverige. Komplexiteten gör också att fler företag behöver samarbeta om leveranser som innehåller flera teknikområden. 

– ITER är ett stort projekt över lång tid, den riktiga driften kommer igång 2035. Du kan inte använda dagens teknologi för de delar som ska levereras 2035. Du måste kontinuerligt utveckla tekniken, säger Patrik Carlsson.  

Lärdomar och teknikutveckling kommer på köpet

Ett av få svenska företag som deltagit i projekt runt ITER är Studsvik. Företaget har tagit fram materialdata för att stödja uppbyggnaden av ITER. I ett pågående projekt utförs mekanisk provning av bestrålat material där Studsvik samarbetat med en testreaktor i Nederländerna. En stor del av projektet har också handlat om att utveckla en ny testmetodik. Anledningen är att proverna av det bestrålade materialet är jämförelsevis mycket små. Studsvik har även utfört olika typer av korrosionsförsök vilket krävt utveckling av nya testriggar för att kunna utföra försöken under för ITER relevanta förhållanden. 

– När ITER är i drift kommer anläggningen att köras i pulser. Det innebär att flera parametrar som temperatur och strålningsintensitet varierar under olika tider. Vid sådana förhållanden ska vi simulera vad som händer med materialet. Vi har lärt oss mycket och utvecklat vår teknik också tack vare detta, säger Lotta Nystrand, international key account manager på Studsvik Nuclear AB. 

Studsvik fick uppdraget genom en upphandling och kunde med sin expertis ge det bästa budet och erbjuda en helhetslösning. 

– Vi är världsledande när det kommer till den typen av undersökningar som vi gör. Det kallas för hot cell-laboratorier, eller heta celler, där de som jobbar är skärmade från det kraftigt radioaktiva materialet, säger Carolina Losin, international key account manager på Studsvik. 

Med 15 år kvar tills ITER kommer att vara helt färdigt finns stora möjligheter att delta i utvecklandet av komponenter till anläggningen. Redan innan dess kommer nästa anläggning DEMO, som ska bli den första anläggningen som går från forskning till att bevisa att projektet är kommersiellt gångbart, att påbörjas. De aktörer som varit delaktiga i ITER har den bästa tänkbara referensen för framtida uppdrag. 

– ITER kommer att vara beroende av en imponerande mängd teknik som är direkt nödvändig för att leverera fusionsenergi i framtiden. Det vetenskapliga partnerskapet kommer att ge viktig kunskap för att utveckla industriella demonstrationsreaktorer, som vi förväntar oss att ha operativa under andra halvan av århundrandet, säger Johannes Schwemmer.