Invigningen av världens mest kraftfulla fusionsmaskin för drömmen om ren, säker och riklig kraft närmare.
I den östra japanska staden Naka står ett sex våningar högt torn som är långt ifrån en vanlig byggnad.
Enheten inuti den cylindriska stålkonstruktionen kallas en tokamak. Den är utformad för att hålla virvlande överhettade gaser som kallas plasma vid upp till 200 miljoner grader Celsius – mer än 10 gånger varmare än solens kärna.
Beläget nordost om Tokyo, representerar tokamak nästa milstolpe i en decennier lång internationell strävan att göra fusionsenergi till verklighet och återspeglar ledande roller som spelas av EU och Japan.
Naka-strukturen, känd som JT-60SA, är resultatet av ett avtal mellan EU och Japan från 2007 för att utveckla fusionsenergi. Det är världens mest kraftfulla tokamak och invigdes i december 2023 efter nästan ett decennium av konstruktion.
"JT-60SA kommer i drift är en mycket viktig milstolpe", säger professor Ambrogio Fasoli, en italiensk fysikexpert som leder ett konsortium som fick EU-medel för att främja utsikterna för kommersiell energi från fusion.
Partnerskapet, som kallas EUROfusion, samlar cirka 170 laboratorier och industripartners från 29 länder. Deltagarna bidrar med hårdvara och personal till JT-60SA.
Fusionsenergireaktorer som JT-60SA replikerar processer som sker i solen och andra stjärnor. Genom att smälta samman väteatomer för att skapa helium och en neutron som frigör energi i form av värme, har de potential att generera en säker, ren och nästan outtömlig kraftkälla.
Fusion är motsatsen till fission, processen i hjärtat av traditionella kärnkraftverk. Medan fission involverar uppdelningen av en tung atom i två lätta atomer, kombinerar fusion två lätta atomer för att bilda en större.
Till skillnad från fission producerar fusion inget långlivat kärnavfall och utgör ingen risk för härdsmälta eller kedjereaktion.
Forskning om fusion började på 1920-talet när en brittisk astrofysiker vid namn Arthur Eddington kopplade stjärnornas energi till fusionen av väte till helium.
Ett sekel senare, när klimatförändringarna intensifieras och länder över hela världen söker alternativ till fossila bränslen som orsakar det, är lockelsen till fusion lika stark som någonsin.
Men betydande hinder kvarstår. De inkluderar de tekniska utmaningarna med att bygga reaktorer vars väggar inte smälter av den extrema värmen inuti, att hitta de bästa blandningarna av material för fusionsproduktion och att begränsa bestrålningen av material inuti reaktorn.
EU-kommissionären för energi Kadri Simson deltog i invigningen av JT-60SA i Naka för fem månader sedan.
Reaktorn på 600 miljoner euro byggdes gemensamt av en EU-organisation som heter Fusion for Energy, eller F4E, och Japans nationella institut för kvantvetenskap och teknik, även känd som QST.
När den förklarades aktiv tog JT-60SA titeln största tokamak från en 40 år gammal anläggning i Storbritannien som heter Joint European Torus, eller JET.
JT-60SA kommer att ha upp till 41 megawatt värmeeffekt jämfört med 38 MW för JET.
"Vi slog på maskinen och den fungerar", säger Guy Phillips, enhetschef för JT-60SA på F4E. "Vi lyckades producera den största volymen plasma någonsin i en sådan enhet, vilket är en stor prestation. Men detta var bara det första steget och vi har fortfarande mycket arbete att göra."
JT-60SA kommer att informera om arbetet med nästa planerade tokamak:ITER, världens största fusionsexperiment.
ITER är dubbelt så stort som JT-60SA och byggs på en 180 hektar stor tomt i södra Frankrike.
F4E förvaltar Europas bidrag till ITER, som samlar 33 länder, samt till JT-60SA, vars planerade livslängd är cirka 20 år.
Med bekräftelse på att JT-60SA:s kärnsystem fungerar kommer reaktorn att gå in i en planerad avstängning under två till tre år medan ett externt värmekraftsystem läggs till och andra uppgraderas.
"När vi startar nästa driftsfas kommer vi att kunna gå mycket längre med plasmaproduktion och förstå olika konfigurationer", säger Phillips.
Kontinuitet är ett starkt inslag i fusionsforskning.
Innan de riktade uppmärksamheten mot JT-60SA arbetade EUROfusionsforskare med JET.
Den anläggningen slog sitt eget rekord för den största mängden energi som produceras av en fusionsenergireaktor innan de sista experimenten utfördes där och den stängdes i december 2023.
Energin mätte 69 megajoule i en skur på 5,2 sekunder och uppskattades räcka för att driva 12 000 hem.
"Fusionsenergirekordet vid JET är en otroligt stark påminnelse om hur väl vi nu bemästrar fusionsreaktioner på jorden", sa Fasoli.
Med tanke på vikten av know-how inom området driver både EUROfusion och F4E program för att få framtida generationer av forskare intresserade och utbildade i fusion.
Två faktorer som håller tillbaka intresset för fusion hos vissa unga forskare är bristen på omedelbara resultat på området och en indirekt – såväl som omotiverad – stigma kopplat till kärnklyvning, enligt Fasoli.
"Det här är en transgenerationell insats", sa han. "Det finns ett behov av utbildning, träning och strukturer som kan hålla människor som är intresserade."
EU-kommissionären för innovation, forskning, kultur, utbildning och ungdom Iliana Ivanova sa vid ett evenemang i mars 2024 med industrirepresentanter att samarbete mellan privata och offentliga enheter inom fusionsområdet är avgörande för att påskynda demonstrationen av fusion-elproduktion.
Målet är att involvera större industriella intressenter såväl som nystartade företag i övergången från laboratorium till tillverkning – så kallat labb till fabrik.
Det innebär att kombinera den privata sektorns entreprenörskap och industriella förmåga med den offentliga sektorns ambition och realism, enligt Fasoli.
Han sa att fusionsenergi kan bli verklighet på 2050-talet.
"Så länge vi alla ror åt samma håll tycker jag att den horisonten fortfarande är rimlig", sa Fasoli. "Det betyder att vi behöver alla att arbeta tillsammans."
Mer information:
Tillhandahålls av Horizon:The EU Research &Innovation Magazine
Denna artikel publicerades ursprungligen i Horizon EU Research and Innovation Magazine.
