Fuusiovoima

Abstract

Tässä insinöörityössä tutkittiin fuusion syntyä fuusioreaktiossa sekä fuusioiden tyyppejä. Nykyisin paras kolmesta tarkastellusta reaktiosta (teoriassa) saatiin 45 miljoonan asteen lämpötilassa, kun yhdistettiin yksi deuterium ja yksi tritiumatomi. Nykyään ainoa toimiva fuusioreaktorin sovellus on vetypommi. Esimerkiksi, kun 1 kilogramma vetyä palaa eli yhtyy hapen kanssa vedeksi tavallisessa kemiallisessa reaktiossa, energiaa vapautuu 119 megajoulea. Mutta kun 1 kilogramma vetyä fuusioituu heliumiksi Auringon ytimessä, energiaa vapautuu noin 600 terajoulea eli viisi miljoonaa kertaa enemmän.

Lisäksi tutkittiin, mikä olisi paras reaktori fuusioon. Vaihtoehtoja oli kolme: Tokamak, stellaraattori ja laserfuusiolaite. Niistä vaihtoehdoista paras ja helpoin oli Tokamak, koska Tokamak on suhteellisen yksinkertainen rakenteeltaan. Tämän takia Tokamakeja on rakennettu moniin maihin.

Ensimmäiset fuusioreaktorit rakennettiin 1970-luvulla ja niiden kehitys on ollut joidenkin mielestä hidasta toiset taas ajattelevat, että se on ollut nopeaa. Nykyisin paras fuusioreaktori on JET (Joint European Torus), koska se on jo tuottanut yhtä paljon energiaa kuin kuluttaa. Seuraavaksi olisi vuorossa ITER-reaktori (International Thermonuclear Experimental Reactor), joka valmistuu vuonna 2016.

Fuusiovoiman tärkeys on kasvanut vuosi vuodelta, koska fossiilisten polttoaineiden käyttöä yritetään vähentää niiden korkeiden hiilidioksidipäästöjen takia.

This work studies the generation of fusion in a fusion reactor and different types of fusion. One aim was to determine what the best reactor to the fusion would be. Today the best reaction of three alternatives (in theory) was achieved in a temperature of 45 million degrees of Celsius when one deuterium atom and one tritium atom was merged. Today the only working application of the fusion reactor is the hydrogen bomb. For example if 1 kilogram of hydrogen burns or combines with oxygen to water in a normal chemical reaction 119 megajoules of energy is released. But when 1 kilogram of hydrogen atoms fuses into helium atoms in the core of the Sun about 600 terajoules of energy is released, which is 5 million times more.

In order to determine the best fusion reactor, this study indicates that there are three alternatives. These include Tokamak, stellarator and laser fusion device. The best and the easiest of the above alternatives turned out to be Tokamak due to its relatively simple structure. This is why Tokamaks have been built in many countries.

The first fusion reactors were built in the 1970’s and some say that the development of fusion reactors has been slow while others think it has been fast. Today the best fusion reactor is JET (Joint European Torus) because it has produced as much energy as it uses. The next will be ITER reactor (International Thermonuclear Experimental Reactor) which will be completed in 2016.

The importance of fusion power has grown every year as a common objective for most countries is to reduce the use of fossil fuels.