Suomalaiset kehittämässä nostoteknologiaa ITER-fuusioenergiahankkeeseen

ITER on valtava kokeilu, jossa pyritään rakentamaan maailman ensimmäinen fuusioon perustuva laite, joka tuottaa enemmän energiaa kuin se tarvitsee fuusioreaktion käynnistämiseen. Se on myös ensimmäinen laite, jossa fuusiota ylläpidetään pitkäkestoisesti ja jossa testataan fuusioenergian kaupalliseen tuotantoon tarvittavia teknologioita, materiaaleja ja menetelmiä yhdessä.

Fuusioenergiaa syntyy, kun vety-ytimet yhdistyvät valtavissa lämpötiloissa heliumatomeiksi ja vapauttavat prosessissa energiaa. Fuusioreaktiota tapahtuu jatkuvasti auringossa ja tähdissä, mutta maapallolla olosuhteet reaktion aikaansaamiseksi ovat vaativat: 150 miljoonan celsiusasteen luokkaa oleva lämpötila, käytettävän plasman riittävä tiheys, jotta atomien törmäyksiä tapahtuu riittävästi sekä riittävä plasman koossapitoaika.

ITER on donitsin muotoinen tokamak-reaktori, jossa tyhjiökammion ympärillä on voimakkaita, -269 celsiusasteeseen jäähdytettyjä magneetteja. Kuuma vetyplasma on kammion keskellä, ja sitä kuumennetaan ja pidetään paikallaan magneettikenttien avulla luotavalla sähkövirralla. Tavoitteena on tuottaa noin 500 megawattia energiaa noin seitsemän minuutin aikana.

Digitaaliset venttiilit etähuollon osana

Valtavassa hankkeessa käsitellään valtavia koneita ja komponentteja. Niiden siirtämiseen tarvitaan innovatiivista teknologiaa, sillä insinöörit ja asentajat eivät voi työskennellä tyhjiökammiossa. Suomalaisinsinöörit ovat olleet mukana kehittämässä ITERin suurten ja painavien komponenttien liikuttamisessa hyödynnettäviä digitaalisesti ohjattuja hydraulisia venttiileitä, joissa käytetään öljyn sijasta työaineena vettä.

Tampereen yliopisto, Fluiconnecto Oy ja Tamlink Oy ovat yhteistyössä kehittäneet, valmistaneet ja testanneet venttiileitä lähes kahden vuoden ajan. Useita vaihtoehtoisia suunnitelmia, materiaaleja ja hitsaustekniikoita tutkittuaan ja testattuaan hankkeen insinöörit onnistuivat luomaan ensimmäisen prototyypin, joka vastaa ITERin vaatimuksia. Järjestelmässä 16 pientä, nopeaa ja yksinkertaista digitaalista venttiiliä toimii yhdessä, jolloin järjestelmän kestävyys ja viansietokyky on parempi kuin yksittäiseen venttiiliin nojaavassa järjestelmässä.

Viime vuoden alkupuolella venttiilit kävivät läpi viimeiset testit, jotka tarvittiin hyväksynnän saamiseksi. Marraskuussa 2020 ne integroitiin kauko-ohjattavien robottien prototyyppeihin. Näiden robottien kykyä nostaa ja siirtää ITERin tyhjiökammiosta epäpuhtauksia kerääviä divertorikasetteja testataan maaliskuuhun saakka VTT:llä. Testaus tapahtuu VTT:n Tampereella sijaitsevassa ITERin huoltojärjestelmien testauskeskuksessa, joka kantaa nimeä Divertor Test Platform 2 (DTP2) .

Jos kaikki sujuu hyvin, venttiilien kehittämiseen osallistuneet yhtiöt harkitsevat patentin kaupallistamista. Markkinoilla on vastaava tuote, mutta se käyttää voiteluaineenaan öljyä. Veteen perustuvan version voidaan hyvinkin odottaa herättävän kiinnostusta.

Suurhanke yhdistää ja työllistää

Kokonaisuudessaan ITER kattaa 42 hehtaarin suuruisen alueen ja 39 rakennusta. Maa- ja vesirakennustöiden ja infrastruktuurin parissa työskentelee erilaisissa tehtävissä yli 3 000 ihmistä. Hankkeen suunnittelu aloitettiin jo 1980-luvulla, ja rakennusvaiheen arvioidaan valmistuvan vuoden 2025 aikana. EU:n lisäksi hankkeessa ovat mukana Yhdysvallat, Venäjä, Japani, Intia, Kiina ja Etelä-Korea.

Euroopalle hanke on tärkeä monestakin syystä. Sen avulla tutkitaan fuusioenergian kaupallisia mahdollisuuksia, mikä tukee EU:n tavoitteita siirtyä puhtaampaan energiaan ja vähentää ilmastovaikutuksiaan. Fuusioenergia on päästötöntä, joten siitä toivotaan yhtä ratkaisua osana tulevaisuuden energiapalettia.

Hanke myös työllistää laajasti sekä rakentamisen että tutkimuksen ja kehityksen parissa eri puolilla maailmaa. Fusion for Energy -yhteisyrityksen arvion mukaan vuosien 2009–2017 aikana ITER loi työtä yhteensä 40 000 henkilötyövuotta, ja sen arvioidaan luovan vielä 83 000 henkilötyövuotta vuoteen 2030 mennessä. Sen puitteissa luodaan uusia innovaatioita, osaamista ja yhteistyöverkostoja, jotka vahvistavat Euroopan kilpailukykyä ja luovat kokonaan uusia markkinoita.