Fusionskraft har potential att tillhandahålla ren och säker energi som är fri från koldioxidutsläpp. Dock, att efterlikna solenergiprocessen är en svår uppgift att uppnå. Två unga plasmafysiker vid Chalmers tekniska universitet har utvecklat en teknologimodell som kan leda till bättre metoder för att sakta ner förflyttade elektroner som kan förstöra en framtida reaktor utan förvarning.

Det krävs högt tryck och temperaturer på cirka 150 miljoner grader för att få atomer att smälta ihop. Dessutom, flyktiga elektroner orsakar förödelse i de fusionsreaktorer som för närvarande utvecklas. I tokamakreaktorer, oönskade elektriska fält kan äventyra hela processen. Elektroner med extremt hög energi kan plötsligt accelerera till så höga hastigheter att de förstör reaktorväggen.

Det är dessa flyktiga elektroner som doktoranderna Linnea Hesslow och Ola Embréus framgångsrikt har identifierat och bromsat. Tillsammans med sin rådgivare, Professor Tünde Fülöp vid Chalmers Institutionen för fysik, de har effektivt bromsat iväg elektroner genom att injicera så kallade tunga joner av neon eller argon i form av gas eller pellets.

När elektronerna kolliderar med den höga laddningen i jonerna, de stöter på motstånd och tappar fart. De många kollisionerna gör att hastigheten kan kontrolleras och gör att fusionsprocessen kan fortsätta. Med hjälp av matematiska beskrivningar och plasmasimuleringar, det är möjligt att förutsäga elektronernas energi - och hur den förändras under olika förhållanden.

"När vi effektivt kan bromsa bortflyktade elektroner, vi är ett steg närmare en funktionell fusionsreaktor. Med tanke på att det finns så få alternativ för att lösa världens växande energibehov på ett hållbart sätt, fusionsenergi är otroligt spännande, eftersom det får sitt bränsle från vanligt havsvatten, säger Linnea Hesslow.

Hon och hennes kollegor publicerade nyligen sin artikel i den ansedda tidskriften Fysiska granskningsbrev . "Intresset för detta arbete är enormt. Kunskapen behövs för framtida storskaliga experiment och ger hopp om att lösa svåra problem. Vi förväntar oss att arbetet kommer att ha stor inverkan framöver, säger professor Tünde Fülöp.

Trots de stora framsteg som gjorts inom fusionsenergiforskning under de senaste femtio åren har det finns fortfarande inget kommersiellt fusionskraftverk. Just nu, alla blickar riktas mot det internationella forskningssamarbetet relaterat till ITER -reaktorn i södra Frankrike.

"Många tror att det kommer att fungera, men det är lättare att resa till Mars än att uppnå fusion. Man kan säga att vi försöker skörda stjärnor här på jorden, och det kan ta tid. Det tar otroligt höga temperaturer, varmare än solens mittpunkt, för att vi framgångsrikt ska kunna uppnå fusion här på jorden. Det är därför jag hoppas att forskning ges de resurser som behövs för att lösa energifrågan i tid, säger Linnea Hesslow.

Fakta:Fusionsenergi och flyktiga elektroner

Fusionsenergi uppstår när lätta atomkärnor kombineras med högt tryck och extremt höga temperaturer på cirka 150 miljoner grader Celsius. Energin skapas på samma sätt som i solen. Fusionskraft är ett mycket säkrare alternativ till kärnkraft, som är baserad på splittring (klyvning) av tunga atomer. Om något går fel i en fusionsreaktor, hela processen stannar och det blir kallt. Till skillnad från en kärnkraftsolycka, det finns ingen risk för att den omgivande miljön påverkas. Bränslet i en fusionsreaktor väger inte mer än en stämpel, och råvarorna kommer från vanligt havsvatten.