Den 5 december 2022 sköt 192 lasrar vid National Ignition Facility i Kalifornien mot en liten kapsel med fusionsbränsle, och för första gången kom det ut mer fusionsenergi än laserenergi som gick in. Jämförelsen räknade bara laserljuset som träffade målet. Elen som krävdes för att driva lasrarna var drygt 100 gånger större än fusionsenergin som kom ut. Den skillnaden är en av förklaringarna till att ingen fusionsanläggning ännu levererar el.
Hur fungerar fusionskraft?
Ett vanligt kärnkraftverk klyver tunga urankärnor i en kedjereaktion. Fusion går åt andra hållet. Lätta kärnor slås ihop till en tyngre, och den nya kärnan väger lite mindre än delarna den byggdes av. Den försvunna massan blir energi enligt Einsteins E=mc². Samma process får solen att lysa.
På jorden används två varianter av väte. Deuterium finns i allt vatten, 33 gram i varje kubikmeter havsvatten. Tritium är radioaktivt, har en halveringstid på 12,3 år och finns bara i spår i naturen. När en deuteriumkärna och en tritiumkärna smälter samman bildas en heliumkärna och en fri neutron. Heliumkärnan bär 20 procent av energin och stannar kvar i bränslet, där den hjälper till att hålla det varmt. Neutronen tar resten och flyger ut.
Atomkärnor stöter bort varandra, eftersom de är positivt laddade. I solens kärna räcker 15 miljoner grader för att kärnorna ska komma tillräckligt nära varandra, eftersom solens enorma tyngdkraft pressar ihop bränslet. Den hjälpen finns inte i ett laboratorium, så bränslet måste i stället värmas till omkring 150 miljoner grader, tio gånger varmare än solens kärna. Vid den temperaturen är bränslet ett plasma, en gas av laddade partiklar, och det måste hållas borta från alla väggar.
Blir plasmat för kallt eller för förorenat, eller får det för lite bränsle, slocknar reaktionen. Fusion är ingen kedjereaktion, och bara några gram tritium reagerar åt gången.
Så hålls plasmat på plats med magneter eller laser
Den ena huvudvägen är magnetisk inneslutning. I en tokamak ligger plasmat i en munkformad vakuumkammer, och kraftiga magnetspolar runt kammaren håller det borta från väggarna. Namnet är en rysk förkortning av ungefär ”toroidformad kammare med magnetspolar”. En stellarator bygger på samma princip men formar ett mer komplicerat magnetfält med spolarna själva. Den största stellaratorn är Wendelstein 7-X i Greifswald i norra Tyskland.
Den andra vägen är tröghetsinneslutning, och den används vid National Ignition Facility (NIF). Där sitter bränslet i en kapsel inuti en liten metallcylinder. Laserstrålarna träffar cylinderns insida, röntgenstrålningen som bildas pressar ihop kapseln, och implosionen går med mer än 400 kilometer i sekunden. Bränslet hålls på plats av sin egen tröghet och hinner smälta samman innan det flyger isär.
Vad betyder Q, och vad räknas som mer energi ut än in?
Forskare mäter framgången med talet Q, som jämför fusionseffekten med den värme som sprutas in i plasmat utifrån. Vid Q=1 är de lika stora. Rekordet för Q i en tokamak, 0,67, sattes av den europeiska anläggningen JET i England 1997, när 16 megawatt fusionseffekt kom ut ur 24 megawatt uppvärmning.
Q räknar bara det som händer i bränslet. Elen till magneter, kylsystem, styrsystem och själva värmekällorna ligger utanför, och för en forskningsanläggning är den posten stor. Det syns tydligast när NIF:s rekord från december 2022 räknas hela vägen till elnätet.
Enligt det amerikanska energidepartementet levererade lasrarna 2,05 megajoule till målet och fick ut 3,15 megajoule fusionsenergi. Inför varje skott laddas anläggningens kondensatorbankar med omkring 400 megajoule, och närmare 330 megajoule el går ut i lasrarnas blixtlampor. Med de talen ser räkningen ut så här:
| Led | Energi | Vad talet visar |
|---|---|---|
| Laserljus som träffade målet | 2,05 megajoule | Insatsen när forskarna talar om tändning |
| Fusionsenergi ut | 3,15 megajoule (0,88 kilowattimmar) | Värmen från reaktionen |
| Förstärkning i experimentet | 1,5 gånger | 3,15 delat med 2,05: mer ut än in, räknat på laserljuset |
| El till lasrarnas blixtlampor | närmare 330 megajoule (cirka 92 kilowattimmar) | Elen som driver lasrarna vid varje skott |
| Fusionsenergi delat med elen in | under 1 procent | 3,15 delat med 330: räknat på hela anläggningen gick det inte ihop |
| Om värmen blev el med 30 procents verkningsgrad | cirka 0,95 megajoule (0,26 kilowattimmar) | Ungefär en 350-del av elen som gick in |
Verkningsgraden 30 procent är den som det internationella fusionsprojektet ITER använder när organisationen räknar på framtida fusionskraftverk. NIF är byggt för forskning, med det amerikanska kärnvapenprogrammet som en huvuduppgift, och var aldrig tänkt som kraftverk. Ett kraftverk behöver få ut många gånger mer el än det drar, inte en bråkdel av den.
Resultaten har förbättrats sedan dess. Den 7 april 2025 gav 2,08 megajoule laserljus 8,6 megajoule fusionsenergi, en förstärkning på 4,13 räknat på laserljuset.
Varför fusionskraften alltid ligger några decennier bort
Rekorden gäller själva reaktionen. Ett kraftverk måste dessutom kunna tillverka sitt eget bränsle, tåla år av neutronstrålning och gå att bygga färdigt.
Tritium finns knappt att få tag på
Den enda lättillgängliga källan till tritium är tungvattenreaktorer av kanadensisk typ, där det bildas som biprodukt. Enligt ITER överstiger det samlade lagret aldrig 20 kilo ett enskilt år, medan ett fusionskraftverk behöver i genomsnitt 70 kilo tritium per år vid full effekt för varje gigawatt värmeeffekt. Kraftverket måste därför tillverka sitt eget tritium. Neutronerna från reaktionen fångas upp i en mantel av litium runt plasmat, och när isotopen litium-6 träffas av en neutron bildas tritium. ITER ska pröva flera olika utformningar av en sådan mantel.
Neutronerna sliter på väggarna
Samma neutroner som ska ge värme och tritium bombarderar reaktorns stålkonstruktioner. Materialen måste behålla sin hållfasthet i värme, strålning och vakuum, och de får inte bli starkt radioaktiva under lång tid. Stål med låg aktivering finns redan. En planerad bestrålningsanläggning, IFMIF, ska pröva hur sådana material klarar förhållanden som liknar ett framtida kraftverks.
ITER har flyttat fram sin tidplan
ITER i södra Frankrike är världens största fusionsexperiment och ska ge 500 megawatt fusionseffekt ur 50 megawatt uppvärmning, Q=10, i pulser på 400 till 600 sekunder. Anläggningen ska inte producera el. I juli 2024 presenterade ITER en ny tidplan som ersatte målet om ett första plasma 2025.
| Milstolpe enligt ITER:s plan från 2024 | År |
|---|---|
| Forskningsdrift med väte och deuterium börjar | 2034 |
| Fusion mellan deuteriumkärnor | 2035 |
| Full magnetisk energi | 2036 |
| Drift med deuterium och tritium börjar | 2039 |
Starten med tritium ligger fyra år senare än i planen från 2016. Först efter ITER kommer en demonstrationsanläggning, kallad DEMO, som ska leverera el.
Kan privata fusionsbolag med nya magneter gå fortare?
Privata fusionsbolag arbetar med kortare tidplaner än ITER, och ett av argumenten gäller magneterna. I september 2021 körde amerikanska Commonwealth Fusion Systems och MIT upp en magnet av högtemperatursupraledare till 20 tesla, det starkaste fältet av sitt slag. Med ett starkare fält kan samma plasma hållas i en mindre maskin. Enligt MIT kan en anläggning med det nya materialet nå samma prestanda som en anläggning med 40 gånger större volym byggd med konventionella supraledare. Commonwealth Fusion Systems vd säger att maskinerna därför kan bli mindre och byggas snabbare och billigare.
I december 2024 uppgav bolaget att tokamaken Sparc, som ska visa Q större än 1, var långt kommen i bygget. Nästa anläggning, Arc i Virginia, ska enligt bolaget leverera 400 megawatt till elnätet i början av 2030-talet. Problemen med tritiumförsörjningen och neutronerna är desamma för små maskiner som för stora, och starkare magneter löser inget av dem.
Så deltar Sverige i fusionsforskningen
Sverige är med i det europeiska forskningssamarbetet Eurofusion genom Vetenskapsrådet, och forskningen bedrivs vid KTH, Chalmers, Uppsala universitet, Lunds universitet och RISE. Forskarna i samarbetet använde JET, som stod hos den brittiska atomenergimyndigheten UKAEA nära Oxford. Anläggningen var i drift från 1983 till slutet av 2023. I ett av de sista försöken, den 3 oktober 2023, frigjorde JET 69,26 megajoule värme ur 0,21 milligram bränsle i en enda puls. Det motsvarar energin i 2 kilo kol och är världsrekord för energi ur kontrollerad fusion.
Senast faktagranskad: 30 oktober 2026
Foto: EUROfusion, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons