Kan et glass vann løse energikrisa?

Kald fusjon er fysikkens zombie.

Hei, denne artikkelen er over ett år gammel og kan innholde utdatert informasjon

Artikkelforfatter og partikkelfysiker Bjørn Samset er ansatt ved CICERO Senter for klimaforskning, og har tidligere vært forsker ved CERN. Han er en av flere forskerskribenter på den populærvitenskapelige bloggen Kollokvium.no, hvor denne artikkelen først ble publisert.

Ta en klump med metall. Pump den full av hydrogengass. Brått stiger temperaturen i metallet, og du kan hente ut energi — enorme mengder energi. Adjø energikrise og CO2-utslipp — si hei til kald fusjon.

I 1989 trodde verden en kort stund at dette var virkelig — før hele historien kræsjet med Hindenburgsk dramatikk. Hva skjedde?

Hvorfor har vi i dag ikke en generator basert på kald fusjon i hvert av de tusen hjem — men i stedet stadige påstander om hemmelige, fantastiske, revolusjonerende oppfinnelser som skal endre alt men som til slutt aldri leverer?

Kort svar: Fordi kald fusjon dessverre ikke virker.

Så... hvorfor kan kald fusjon kalles en av fysikkens zombier? For å forstå det må vi ta en rundtur i fusjonens historie, som er ganske fascinerende i seg selv.

Fusjon er det vi lever av — sånn indirekte.  Fusjon har vært et velkjent fysikktema i snart hundre år. Lette atomkjerner kan smelte sammen til en tyngre, og da vil ofte massen til den tunge kjernen være mindre enn de lette til sammen. Hva så? Jo, siden E=mc² (energi er lik masse) har denne «tapte massen» blitt til energi — mye energi.

Solen og alle andre stjerner drives av fusjonsprossesser, ved å smelte enorme mengder hydrogen sammen til helium hvert bidige sekund. Energi fra fusjon er altså hverken rart eller magisk.

På jorden sliter vi derimot med å få til fusjon på noen god måte.

Problemet er at for å få atomkjernene til å smelte sammen så må de først komme nært hverandre, og da støter vi på en motvillig naturkraft. Den elektromagnetiske kraften — også kjent som vanlig elektrisitet — sier at like ladninger frastøter hverandre, mens ulike ladninger tiltrekker.

VARM FUSJON: Enorme mengder energi blir frigitt ved fusjon, men det krever sin kar å få til. Først under svært ekstreme trykk- og temperaturforhold, som inni sola eller hydrogenbomber, kan fusjonsprosessen komme i gang. Å få det til ved lav temperatur er ønsketenkning og gjenstand for flere svært tvilsomme fysikkforsøk og konspirasjonsteorier. Foto: DSWA-DASIAC/REUTERS/SCANPIX
VARM FUSJON: Enorme mengder energi blir frigitt ved fusjon, men det krever sin kar å få til. Først under svært ekstreme trykk- og temperaturforhold, som inni sola eller hydrogenbomber, kan fusjonsprosessen komme i gang. Å få det til ved lav temperatur er ønsketenkning og gjenstand for flere svært tvilsomme fysikkforsøk og konspirasjonsteorier. Foto: DSWA-DASIAC/REUTERS/SCANPIX Vis mer

Tenk to kjøleskapsmagneter — de kan trekkes sammen eller dyttes fra hverandre avhengig av hvilken vei du holder dem. Kjernene i hydrogenatomet — protoner — har alltid positiv elektrisk ladning, og frastøter hverandre bestandig. Kraftig.

Solen løser dette med rå makt. Den er diger, og tyngden av all gassen skaper et enormt trykk i midten av stjernen som dytter protonene inn mot hverandre. I tillegg er det VARMT der, og varme i fysikk betyr bare at partiklene flyr fort.

Dermed kolliderer de hardt med hverandre i tillegg til å trykkes hard sammen, og resultatet av alt dette er at fusjon blir mulig.

Fusjon på jorden? Ikke uten en viss dramatikk... Tilbake til jorden. Vi har hverken trykk eller temperaturer av den typen solen kan stille med — hvis vi ikke gjør ganske ekstreme ting. Sprenger en atombombe, for eksempel.

En «klassisk» atombombe, eller fisjonsbombe, slik som de som ble brukt mot Hiroshima og Nagasaki, skaper nok temperatur og trykk til at fusjon kan komme i gang.

Etter 2. verdenskrig ble dette utnyttet til å skape hydrogenbomben — en fusjonsbombe, og den kraftigste typen sprengladning vi noensinne har vært gale nok til å lage... men et kraftverk basert på atombomber er neppe i noens tanker.

Vi kan i dag heldigvis få til fusjon på andre måter også, ved å varme opp og/eller trykke sammen hydrogen-, deuterium- eller tritumgass. De to siste er tyngre versjoner av hydrogen — deuterium er også kjent som den tunge delen av tungtvann.

Men: Hittil har vi ikke klart å få energioverskudd ut av det. Maskinene koster mer energi å kjøre enn det de lager. Se en egen kollokvium-post om tilstanden til dette feltet her.

KALD fusjon? Tilbake til 1989...  Men så var det kald fusjon da. Merk at i alt det overstående har vi benyttet høy temperatur eller høyt trykk, og det viser seg å være fryktelig vanskelig å få til. I 1989 kom det derimot et spennende resultat fra en duo av forskere.

Stanley Pons and Martin Fleischmann meldte at de hadde tatt en blokk av metallet palladium og «ladet» med hydrogen. «Lade» betyr her å bruke en kjent egenskap som palladium har — det kan suge til seg store mengder hydrogengass og binde den mellom palladiumatomene.

UMULIG: Potensielt inneholder dette vannglasset ufattelige mengder energi, men det er dessverre ikke mulig å utnytte med jordas trykk og temperatur. Foto: Håkon Eikesdal/Dagbladet
UMULIG: Potensielt inneholder dette vannglasset ufattelige mengder energi, men det er dessverre ikke mulig å utnytte med jordas trykk og temperatur. Foto: Håkon Eikesdal/Dagbladet Vis mer

Faktisk så mye at «trykket» av hydrogen inne i metallet blir enormt høyt. De rapporterte så at i noen forsøk så ble palladiumblokken plutselig veldig varm. Hvorfor det, mon tro?

Opprinnelig la de ingen tolkning på det selv, men siden fusjon var godt kjent ble det foreslått at det kanskje kunne være dette som skjedde — en måte å få til fusjon på uten all den ekstreme temperaturen. Kald fusjon, altså.

Dette ville i så fall revolusjonert kraftindustrien nesten over natten, siden oppsettet var enkelt og hydrogen og deuterium er lett å få tak i. Ikke rart at hele forskningsverdenen slo opp øynene.

Men: Skuffa... Dessverre varte ikke euforien lenge. Flere andre grupper prøvde å gjenskape resultatene, men klarte det ikke. Det ble etter hvert også klart at viktige ting manglet i målingene til Pons og Fleischmann, og problem etter problem snøballet seg på den såkalte kalde fusjonen.

Et viktig problem var at man ikke hadde målt noen økning i gammastråling fra palladiumblokken. Både denne og andre typer stråling vil naturlig følge med alle fusjonsprossesser, og egentlig burde forskerne ha utsatt seg selv for ganske så dramatiske nivåer radioaktivitet når de utførte eksperimentet.

Mot slutten av 1989 ble det klart at resultatet nok ikke stemte. Nøyere beregninger viste også at selv om tettheten av hydrogen i palladium er høy, så er den ikke på langt nær høy nok til at fusjon føles sannsynlig. Det måtte i så fall vært noe helt nytt som skjedde, og det ser ikke ut til å være tilfelle.

Zombiene kommer!!! «Kald fusjon» — i hvert fall av  denne typen — døde egentlig der, men det var langt fra enden på historien. Pons og Fleischmann nektet å gi opp, og fortsatte å jobbe for å bevise resultatene sine.

En rekke laboratorier fortsatte også programmet, og den dag i dag gjøres det sporadiske forsøk blant annet hos NASA for å se om det kanskje kan være noe i det likevel. Alt dette er helt OK og som forskning skal være — men parallelt med dette har det vokst frem en følelse av at «seriøs» fysikk «undertrykker» resultater fra kald fusjon.

Skuffelsen i 1989 var dessuten såpass stor at mange nok lenge kviet seg for å ta i denne typen forskning. Og så kommer det stadig merkelige påstandene.

Fra tid til annen, senest høsten 2011, kommer det grupper som hevder at de har oppdaget «noe» relatert til kald fusjon, og at de «snart» skal demonstrere et kraftverk som skal skape en revolusjon.

HINDENBURG: Forside fra Time Magazine, 1989. Var det kald fusjon to forskere hadde oppdaget, eller bare en illusjon?
HINDENBURG: Forside fra Time Magazine, 1989. Var det kald fusjon to forskere hadde oppdaget, eller bare en illusjon? Vis mer

Merkelig nok blir det aldri noe mer enn påstander ut av det — og kanskje en og annen avslått patentsøknad. Tilhengerne er gjerne også ganske aggressive, og hevder seg gjerne motarbeidet av den stivbente og trauste fysikken.

Dette er grunnen til at kald fusjon kan kalles en av fysikkens zombier. Det er et resultat som egentlig er dødt, men som til stadighet kommer tilbake — og gjerne er ganske sint og vil spise de levende.

Er kald fusjon bare tull? Vi har i dag ingen fysisk forklaring på hvordan hydrogen skal kunne fusjonere uten enormt trykk og høy, høy temperatur. Det ekskluderer så klart ikke muligheten for at noe sånt kan finnes, og seriøse aktører som NASA har nå gitt fenomenet et nytt navn — LENR, Low Energy Nuclear Reactions — for å prøve å kunne gjøre litt seriøs forskning på det uten å bli sett rart på.

Oddsene er dog ikke gode, noe NASA nok heller ikke tror. Kjemi er kompliserte saker, og det er mange mindre sensasjonelle forklaringer å ta av hvis man måler et energioverskudd.

Samtidig sitter en mann ved navn Andrea Rossi i Italia og hevder han har funnet opp ikke bare én, men to typer kald fusjon samtidig, ved bruk av helt andre materialer enn noen annen har sett på.

Han vil ikke gi ut detaljene, og demonstrasjoner han har gitt til andre fysikere har ikke imponert. Påstandene hans har likevel fyrt opp mange som ønsker å tro på den slags:

«The energy catalyzer is a revolutionary LENR technology which uses miniscule amounts of powdered Nickel and pressurized Hydrogen to produce vast amounts of energy. The energy catalyzer (if verified) has the potential to revolutionize every aspect of life, geopolitics and finance on the planet.» (Sitat herfra)

Det hadde vært flott om dette var sant. Dessverre er det nå veldig, veldig lite sannsynlig. Kald fusjon — til tross for sitt tiltalende ytre — er stort sett bevist dødt på innsiden og må regnes som en zombie.

Og er det likevel noe i det, må zombie-tilhengerene også innse at sensasjonelle påstander på private blogger og konspirasjonsteorier dessverre står i veien for at seriøse forskere skal tørre å ta i det. Kjernefysikere er mennesker de også...

VERRE ER DET IKKE: En mulig fusjonsreaksjon. Deuterium og tritium smelter sammen til helium og et nøyton, og vi får et overskudd av energi.
VERRE ER DET IKKE: En mulig fusjonsreaksjon. Deuterium og tritium smelter sammen til helium og et nøyton, og vi får et overskudd av energi. Vis mer

Tiden vil vise om vi har en spennende energirevolusjon i vente — men enn så lenge bør vi nok ikke gi opp forskning på andre typer alternative energikilder...

NB: Sunniva Rose og undertegnede skal diskutere kald fusjon på kongressen NorCon søndag 12. februar 2012. Kom gjerne innom og prat med oss!

EN «HYDROGENSUGER: Palladium. Fint grunnstoff, kan suge opp store mengder hydrogen. Stor snakkis i 1989, men enn så lenge ikke vår reddende energiengel.
EN «HYDROGENSUGER: Palladium. Fint grunnstoff, kan suge opp store mengder hydrogen. Stor snakkis i 1989, men enn så lenge ikke vår reddende energiengel. Vis mer