Mitä jos omakotitaloa lämmitettäisiin vuosi grammalla nikkeliä ja autot myytäisiin toistaiseksi tankattuina? Viimeaikaiset tutkimustulokset kylmäfuusiosta säväyttävät.
Lokakuun alussa julkaistiin vertaisarvioitu riippumaton tutkimusraportti, jossa tutkijaryhmä seurasi 32 päivää italialaisen Andrea Rossin kehittämän kylmäfuusioreaktorin toimintaa. He totesivat yksinkertaisen ja pienikokoisen reaktorin tuottavan 3,2–3,6 kertaa enemmän energiaa kuin mitä siihen syötettiin. Lisäksi he totesivat energiamäärän olevan paljon suurempi kuin se, mikä mistään kemiallisesta reaktiosta voisi syntyä.
Rossin kylmäfuusioreaktori käytti polttoaineena nikkelin ja vedyn sekoitusta sekä katalyyttinä toistaiseksi salaista ainetta, joka sisältää ainakin litiumia. Reaktorissa polttoaineen sekä katalyyttiaineen litiumin isotooppisuhteet muuttuivat. Ilmeisistä ydinreaktioista huolimatta reaktorista ei havaittu tulevan mitään ionisoivaa tai hiukkassäteilyä.
Kylmäfuusiolla tarkoitetaan atomiydinten välisen fuusioreaktion aikaansaamista ilman korkeaa lämpötilaa. Fysiikan nykykäsityksen mukaan keskeisin ongelma atomiydinten saattamisessa vuorovaikutukseen keskenään ovat atomien väliset sähköiset hylkimisvoimat, jotka voidaan voittaa vain saattamalla aine plasmamaiseen tilaan ja niin korkeaan lämpötilaan, että ydinten törmäykset ja fuusioitumiset muuttuvat riittävän todennäköisiksi.
Paras esimerkki fuusiosta on oma aurinkomme, jossa vety fuusioituu heliumiksi hirvittävässä paineessa ja lämpötilassa. Keinotekoisen fuusion hankaluutta kuvastaa jättimäinen Joint European Torus -hanke, jossa rakennetaan lämpöydinreaktioon perustuvaa fuusioreaktoria Iso-Britanniaan. Reaktoria on suunniteltu ja rakennettu yli 40 vuotta, ja toistaiseksi se on pystynyt parhaimmillaan tuottamaan 0,6 kertaa siihen syötetyn energiamäärän.
Voiko fuusio huonelämpötilassa olla mahdollinen? Vuonna 1989 kemistit Stanley Pons ja Martin Fleischmann väittivät saaneensa aikaan fuusioreaktion huonelämpötilassa hyvin yksinkertaisilla laitteilla. Kylmäfuusioon liittyviä kokeita oli tehty jo 1900-luvun alussa, mutta Ponsin ja Fleischmannin koe sai erityisen paljon julkisuutta – erityisesti sen jälkeen, kun heidän koetuloksiaan ei pystytty toistamaan ja tiedeyhteisö lyttäsi väitteen huijausyrityksenä.
Kylmäfuusiota on siis tutkittu pitkään ympäri maailmaa. Tälläkin hetkellä ainakin kahdeksan maata rahoittaa tutkimusta, ja 25 laboratoriota on raportoinut tuloksista, joissa koejärjestelmistä saadaan ulos enemmän tehoa kuin niihin syötetään. Tyypillisesti koejärjestelyissä käytetään palladiumia ja vetyä, mutta muunkinlaisia kylmäfuusiotekniikoita on esitetty, muun muassa pyroelektrista, myonikatalysoitua ja antimaterialla aikaansaatua fuusiota sekä kuplafuusiota.
Myös perinteisen, korkeassa lämpötilassa aikaan saatavan fuusion alalla otetaan edistysaskelia: Lockheed Martin -yhtiö kertoi hiljattain rekan lavalle mahtuvasta 100 MW:n fuusiovoimalasta, joka voisi olla mahdollista saada kaupalliseen käyttöön jopa alle vuosikymmenessä.
Rossin reaktori kuitenkin vaikuttaa kaikista esitetyistä lähestymistavoista toimivimmalta. Järjestelyt ovat yksinkertaisia, ja polttoaineena käytetään yleisesti saatavilla olevia nikkeliä ja vetyä. Prosessi on turvallinen ja stabiili. Lisäksi polttoaineessa tarvitaan edellä mainittua katalyyttiä, mutta Rossi ei suostu paljastamaan sen koostumusta vedoten muun muassa vireillä oleviin maailmanlaajuisiin patenttihakemuksiin. Rossi on saanut Italiassa patentin menetelmälleen.
Mikäli Rossin menetelmä tai muut minikokoiset fuusioreaktorit osoittautuvat toimiviksi ja todellisiksi, ne muuttavat modernia maailmaa enemmän kuin mikään muu keksintö. Grammalla nikkeliä lämmitetään omakotitaloa vuoden ajan. Sähköntuotantotekniikoiden kehittyessä akkutekniikat sekä sähkönsiirto- ja jakeluverkot muuttuvat turhiksi. Autot voidaan myydä toistaiseksi tankattuina, ja elektroniikka tuottaa tarvitsemansa sähkön itsenäisesti. Syvään vedetyt juovat energiantuotannon ja ympäristökysymysten väliltä häviävät, ja energiatehokkuuskysymykset kääntyvät päälaelleen: kannattaako esimerkiksi taloja lämpöeristää, jos energia on lähes ilmaista eikä sen tuottamisella ole ympäristövaikutuksia?
Fysiikka on usein kyennyt ennustamaan ilmiöitä etukäteen tai ainakin selittämään havaittuja ilmiöitä. Kylmäfuusiota ei ole ennustettu etukäteen, eikä sitä ole kyetty kunnolla teoreettisesti selittämään. Rossin reaktorin riippumattoman analyysin kirjoittajat toteavat kuitenkin osuvasti raportissaan: “On tietenkin suuri pettymys, ettei tuloksille ole toistaiseksi löytynyt vakuuttavaa teoreettista selitystä, mutta kokeen tuloksia ei voi väheksyä tai hylätä pelkästään siksi, että teoreettinen ymmärrys puuttuu.”
Ehkäpä Ponsin ja Fleischmannin ja heidän edeltäjiensäkin kunnia vielä palautetaan.
Tuomas Raivio
Kirjoittaja on Gaian liiketoimintajohtaja, joka työskentelee riskienhallinnan ja arvioinnin parissa.
