I en källarlokal på Kungliga tekniska högskolan (KTH) i Stockholm står en 3,5 meter hög, cylinderformad maskin, som ser ut lite som en rymdkapsel med tillhörande kablar och instrument. I den pågår experiment som på kanske 15 års sikt kan lösa en del av världens energiutmaningar.
Det är i alla fall förhoppningen hos företaget Novatron Fusion Group, ett av allt fler företag som siktar på att utveckla en fusionsreaktor. Tekniken är samma som driver solen och som i förlängningen utgör grunden för all energi på jorden: att slå ihop lätta väteatomer till helium och därigenom frigöra stora mängder med energi.
Den förväxlas ibland med kärnkraft, men det är en helt annan process. I ett kärnkraftverk klyvs uranatomerna i en fissionsprocess. Därtill är bränslet för fusionsenergi praktiskt taget gratis och utsläppen obefintliga.
– Bränslet finns i princip överallt – 75 procent av universums materia består av väte. Plötsligt förflyttar vi oss från att jaga råvaror som olja, uran, gas till ett kostnadsfritt bränsle. Det här kan bli en ren och utsläppsfri baskraft, säger Peter Roos, vd på Novatron Fusion Group medan han guidar oss runt i lokalerna där företaget även satt upp en liten utställning om fusionskraftens historia.
Forskning i 80 år
Det låter bra i teorin, men att få till tekniken på ett kostnadseffektivt sätt är en extremt komplicerad historia. I snart 80 år har forskare och innovatörer försökt få utväxling av denna energikälla, inte minst inom plasmafysikforskningen på KTH som även har en nobelpristagare i detta ämne: Hannes Alfvén som fick priset 1970. Allt sedan 1940-talet har KTH varit ledande i plasmafysik så att Novatron har hamnat här känns logiskt, nära forskningen.
Men utmaningarna har varit väldigt stora. Fusionsprocessen kräver temperaturer på runt 150 miljoner grader, vilket till exempel kan göras med elektriska vågor, ungefär som uppvärmning i en mikrovågsugn. Men inga material klarar så höga temperaturer, så för att genomföra processen krävs det kraftiga magnetfält som kan hålla de laddade partiklarna i schack.
– Om magnetfältet är rätt format och tillräckligt starkt kommer vätgasplasman sväva kontrollerat mitt i vakuumkärlet. Då kan partiklarna svänga fram och tillbaka och fusionera, förklarar Peter Roos.
En innovativ konstruktion
Den dominerande utformningen av en fusionsreaktor idag är en munkliknande konstruktion som kallas tokamak. Den har ansetts klara stabiliteten bättre än sina föregångare.
I Frankrike pågår sedan 2007 det stora internationella fusionsprojektet ITER, där 35 länder samarbetar för att bygga en stor tokamak. Den totala kostnaden kommer landa på runt 250 miljarder kronor när den står klar i slutet av 2030-talet, om planerna går i lås. Även många av Novatrons konkurrenter har liknande konstruktioner.
Men Novatrons teknik bygger istället vidare på den så kallade spegelmaskinen, en mindre och rörliknande konstruktion. Den här tekniken övergavs till viss del på 1980-talet på grund av svårigheten att stabilisera plasman.
Men det är det som Novatron anser sig ha löst. Finessen är konstruktionen av magnetfälten. Den tekniska lösningen har utformats av företagets grundare Jan Jäderberg, som är en ledande expert på industriella tillämpningar av plasmakontroll med magnetfält. 2018 tog han två månaders tjänstledigt för att läsa på allt om fusionsplasma och fick in sitt första patent som han sedan vidareutvecklat i omgångar med efterföljande patent.
Peter Roos jämför de tidigare lösningarna med en upp- och nedvänd skål där plasman ska balansera på toppen av denna upp och nedvända skål.
– Janne lyckades med sin lösning vända på detta koncept, vilket innebär att plasman i magnetfältets skålform stabiliserar sig själv, säger Peter Roos.
Vi har kört runt 3 000 tester hittills men det är inga långa experiment. En sekund är en evighet i kärnfysikens värld.
Den felande länken
För att testa konceptet skickade Jan Jäderberg och medgrundaren Erik Odén ut konceptet till granskning till några av världens ledande fusionsforskare, bland andra till en av världens ledande plasmaforskare, Kenneth Fowler vid Berkeleyuniversitetet.
Fowler svarade ganska snabbt: ”The Novatron concept seems to be the missing link”.
– Det var ju en tung mening att få. Jag fick gåshud när jag läste det. Med det fick vi råg i ryggen och ett självförtroende på en ny nivå, säger Erik Odén som kommit in och gjort oss sällskap i lokalen.
Företaget grundades 2019 och i deras första affärsplan var visionerna höga: ”Målet med verksamheten är att rädda mänskligheten.”
– Det är ju en bra devis, konstaterar Peter Roos med ett skratt.
Sedan dess har utvecklingen gått fort. Idag arbetar drygt 70 personer på Novatron, som fått in runt 300 miljoner kronor i stöd från en kombination av industriella aktörer, riskkapitalbolag och EU-stöd. Huvudinvesterare är det finska energibolaget ST1, vars affärsidé handlar om att sälja bensin och olja, men som samtidigt siktar på att gå i täten för en fossilfri omställning.
100 000 grader i maskinen
I Novatrons pilotmaskin på KTH, som driftsattes i december 2024, testar man nu om och hur plasman håller sig stabil. Det är inga miljontals grader i maskinen utan bara cirka 100 000 grader. Det räcker för att utföra plasmatesterna för att se hur gasen reagerar vid olika inställningar och tryck.
– Vi har kört runt 3 000 tester hittills men det är inga långa experiment. En sekund är en evighet i kärnfysikens värld, så ett experiment kan hålla på någon tiondels sekund, säger Peter Roos.
– Resultaten ser mycket bra och lovande ut. Ingenting pekar mot att det inte skulle vara en stabil lösning, men ytterligare tester kommer att kunna ta fram ett mer komplett vetenskapligt underlag.
Nästa steg är att bygga en lite större variant, Novatron 2, där målbilden är att komma upp i fusionsrelevanta förhållanden. Planen är att den anläggningen ska stå klar 2029. Här gäller det att lösa en annan, kanske större utmaning: att minimera läckage av plasma genom de magnetiska speglarna i ändarna av maskinen genom några pluggningstekniker.
– Vi måste se till att plasmaläckaget blir så litet som möjligt för att få upp verkningsgraden. Vår maskin nummer två blir vår proof of concept. Om den går som tänkt är det full fart framåt, säger Peter Roos.
Det kommer finnas många aktörer på denna marknad, men den stora utmaningen är att se till att energin blir billig.
Många företag siktar på samma sak
Men Novatron är långt ifrån ensamma på denna spirande marknad. Det finns ett drygt 50-tal internationella företag inom fusionssektorn, som de senaste åren dragit till sig uppemot 150 miljarder kronor i kapital. Det företag som ligger närmast den kommersiella marknaden är amerikanska Helion Energy som tecknat en överenskommelse med Microsoft om att leverera 50 MW el från och med 2028.
– Det kommer finnas många aktörer på denna marknad, men den stora utmaningen är att se till att energin blir billig. Även om vissa företag ligger före oss riskerar det att bli dyra lösningar, säger Peter Roos.
– Vår anläggning kräver färre delsystem och komponenter och den blir billigare att underhålla.
Verkningsgraden på dagens bästa fusionsmaskiner ligger knappt över 1 – det vill säga lika mycket energi ut som in. Det låter kanske inte så imponerande, men då ska man betänka att det är 10 000 gånger bättre än fusionsförsöken 1980, förklarar Peter Roos.
Men för att bli billigare än dagens energikällor och få en bra ekonomi i projekten krävs en verkningsgrad på 30, det vill säga energi som genereras ska vara 30 gånger högre än den inkommande energin.
– Då får vi ett elpris som är billigare än vad vi har med någon energikälla idag. Och klarar vi testerna med Novatron 2 så ser vi att vi rent teoretiskt kan komma upp i en verkningsgrad närmare 1 000 vid efterföljande kraftverksstorlek. Det är en ganska rejäl skillnad, säger Peter Roos.
Vilka risker finns det med tanke på de höga temperaturerna?
– Det är en helt säker teknik. Det är fysikaliskt omöjligt att den sprängs. Därför är det lite olyckligt när man blandar ihop det med kärnkraft. Utmaningen är tvärtom att se till att plasman inte kollapsar och därmed avslutar processen.
Kommersiell reaktor till 2040
Om tekniken fungerar som den är tänkt är Novatrons plan att ha en kommersiell reaktor redo för drift 2040.
– Det kommer att vara ett stort verk, ungefär som ett vanligt kraftverk idag. Reaktorn kommer vara cirka 60 meter lång och 30 meter i diameter och ha en effekt på runt 3 000–3 400 MW termiskt. Fusionskraften kommer bli ett bra komplement till andra kraftkällor, säger Peter Roos.
– Vi har idag kontakt med ledande energileverantörer i Norden, där vi redan nu håller på att projektera och planera för hur och var vi ska bygga framtida anläggningar. Det kan bli någonstans i Norden men vi har även stora intressen från andra länder.
Men det är en lång och snårig väg dit.
– Det är klart att det finns utmaningar. Vi bygger ett bolag samtidigt som vi utvecklar teknik. Det ska man ha respekt för. Men den största tekniska utmaningen kommer att vara att få en så effektiv pluggningsteknik som möjligt för att nå hög verkningsgrad, dvs att se till att plasmaläckaget blir så litet som möjligt, säger Peter Roos innan han springer vidare till dagens nästa möte. På tur står den delegation från Vetenskapsrådet som ska få en liknande guidning.
Det verkar inte vara någon brist på intresse i alla fall.
”Svårigheten är att innesluta energin”
Novatron har ett nära samarbete med KTH:s forskargrupp inom fusionskraft. En av dem är Jan Scheffel, professur emeritus på KTH i elektromagnetism och plasmateknik, som nu även är deltidsanställd på företaget, en 20-procentig tjänst.
Hur ser du på Novatrons teknik i förhållande till konkurrenterna?
– I korthet utgör Novatronmaskinen en förbättring av den klassiska spegelmaskinen, där plasmapartiklarna studsar fram och tillbaks mellan magnetiska speglar. Förbättringen ligger i att plasmat är avsevärt mer stabilt och dessutom inneslutet axialsymmetriskt, så plasmat driver inte iväg utåt.
– Allmänt sett är spegelmaskiner geometriskt sett enklare än de ringformade tokamakerna, som utgör huvudlinjen inom fusionsforskningen idag, och dessutom mer kompakta och därför också avsevärt billigare att konstruera.
Vilka är de största utmaningarna för Novatron?–
För alla fusionsexperiment ligger den stora svårigheten i att innesluta energin som matas in i det heta och täta plasmat en tillräckligt lång tid för att energibudgeten ska gå rejält med plus när fusionsreaktionerna är i full gång. Det är precis det, energiinneslutningen, som ska visas i nästa experiment N2, som snart ska byggas.
När kan fusionstekniken få sitt genombrott?
– Novatron är en av cirka 50 internationella start-ups inom fusionsforskningen som sett dagens ljus de senaste 10-15 åren. Totalt sett har nära 15 miljarder dollar redan investerats i dessa. Det är svårt att tro att inte några start-ups har haft tillräckligt slagkraftiga idéer för att åtminstone nå break-even, det vill säga att lika mycket energi produceras som matas in, inom tio år.
– Och då ligger inte kommersiell fusion långt borta, speciellt eftersom framgångarna kommer att locka till sig starka investerare. Utöver detta har vi utvecklingen inom de klassiska huvudlinjerna, som tokamaken, stellaratorn och laserfusion som i dagsläget emellertid löper på en lite längre tidsskala.
Johan Wickström
