JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Fuusioenergia on yksi lupaavimmista vaihtoehdoista kestävän energian lähteeksi tulevaisuudessa. Fuusioreaktorit toimivat periaatteessa samalla tavalla kuin aurinko: ne yhdistävät atomiytimiä vapauttaen valtavan määrän energiaa. Tämän energian tuottaminen olisi puhtaampaa ja turvallisempaa kuin ydinreaktorien käyttö, sillä fuusioenergian tuotanto ei jätä jälkeensä radioaktiivista jätettä eikä aiheuta merkittävää riskiä ydinpolttoaineen varastoinnille tai terrorismin uhalle.

Tällä hetkellä fuusioenergian tuotanto on kuitenkin vielä kokeellista, ja teknologian kehittämiseen käytetään valtavia summia rahaa. Tämänhetkisten suurimpien fuusioreaktorihankkeiden, kuten ITERin (International Thermonuclear Experimental Reactor) tavoitteena on saavuttaa positiivinen energiaomavaraisuus eli tuottaa enemmän energiaa kuin itse kuluttavat. ITER on kansainvälinen yhteistyöhanke, jossa pyritään kehittämään fuusioreaktoriteknologiaa. ITER rakentaa pyöreää tokamak-reaktoria, mutta muita mahdollisia malleja ovat stellaraattori ja inertiareaktori.

Fuusioenergiaa pidetään lupaavana vaihtoehtona fossiilisille polttoaineille, sillä se on puhdasta ja uusiutuvaa. Fuusioreaktorit käyttävät polttoaineenaan vedyn kahta isotooppia, deuteriumia ja tritiumia, joita löytyy helposti vedestä. Fuusioenergiaa voidaan myös tuottaa ympäristöystävällisesti ilman merkittävää hiilidioksidipäästöjen määrää.

Fuusioenergian käyttöönotto ei kuitenkaan ole vielä lähitulevaisuuden asia. Vaikka fuusioenergiaa pidetäänkin turvallisena ja ympäristöystävällisenä vaihtoehtona, teknologian kehittäminen ja käyttöönotto ovat haastavia ja aikaa vieviä prosesseja. Fuusioenergian käyttöönotto voi myös olla kallista ja vaatia valtavia investointeja.

Kaiken kaikkiaan fuusioreaktorit ovat potentiaalisesti merkittävä tapa tuottaa puhdasta ja kestävää energiaa tulevaisuudessa. Fuusioenergian rooli osana tulevaisuuden kestävää energiantuotantoa voi olla merkittävä, jos teknologia saavuttaa riittävän kehittyneen ja taloudellisesti kannattavan tason.

Työni tarkoituksena on kartoittaa eri reaktorimallien toimintaperiaatteita keskittyen tokamak-reaktoriin. Lisäksi tarkastelen mitä hyötyjä ja haittoja fuusioenergialla olisi, kun reaktorit tulevaisuudessa saadaan käyttöön.