Kylmäfuusio on fysiikassa kiistanalainen ilmiö tai ilmiöryhmä, jossa metalliin joutunut vety aiheuttaa ydinreaktioita, jotka tuottavat lämpöä ja usein myös jonkin verran säteilyä. Kylmäfuusio tuli julkisuuteen vuonna 1989 kun Fleischmann ja Pons julkaisivat tuloksia palladium-deuteriumkokeistaan. Monet yrittivät toistaa kokeen, jotkut onnistuivat ja ilmeisesti useimmat epäonnistuivat. Asetettiin komitea, joka päätyi tulokseen että kiistatonta näyttöä ilmiön puolesta ei ollut. Useimmat tutkijat asettuivat sille kannalle että kylmäfuusio ei ollut todellinen ilmiö vaan joukko mittausvirheitä. Johtopäätöstä todennäköisesti tuki se että kylmäfuusion selittäminen teoreettisesti näytti ja näyttää edelleen vaikealta.
Yksi niistä jotka 20 vuotta sitten eivät onnistuneet toistamaan Fleischmann-Pons -koetta oli italialainen insinööri ja liikemies Andrea Rossi. Hän päätteli, että ilmiö on todellinen mutta vaikeasti toistettavissa ja että palladium ja deuterium pitäisi korvata halvemmilla aineilla, jotta prosessilla olisi kaupallista merkitystä. Lisäksi elektrolyysistä eli veden läsnäolosta pitäisi päästä eroon, koska muuten tuotettu lämpö olisi liian haaleaa soveltuakseen järkevästi sähköntuotantoon. Rossi korvasi palladiumin sen sukulaisaineella nikkelillä, deuteriumin tavallisella vedyllä ja elektrolyysin paineistetulla vetykaasulla. Maksimoidakseen pinta-alan hän käytti hienoa nikkelijauhetta, koska useimmissa kylmäfuusiokokeissa reaktio näytti tapahtuvan metallipinnan lähellä. Kylmäfuusion jälkeen otetuissa elektronimikroskooppikuvissa näkyykin usein metallipintaan tulleita pieniä kraattereita, joissa metalli on paikallisesti sulanut, ja kraatterien poksahtelua on myös onnistuttu kuulemaan akustisella mikrofonilla. Kraattereista löydetään tyypillisesti myös pieniä määriä alkuperäiselle näytteelle vieraita alkuaineita, mikä on yksi todiste ydinreaktioista.
 |
| Andrea Rossi keksintönsä vierellä. |
Rossi rupesi kokeilemaan missä olosuhteissa nikkeli-vetyfuusio voisi syttyä mm. erilaisilla kemiallisilla lisäaineilla. Ilmeisesti tuhansien kokeiden jälkeen hän lopulta pääsi haluamaansa tulokseen: reaktio käynnistyi melko luotettavasti ja oli niin voimakas että nikkelijauhe suli ellei lämpöä johtanut tehokkaasti pois. Reaktio jatkui päiväkausia, ilmeisesti lopulta yli puoli vuotta. Ainakin toistaiseksi sitä tosin täytyy pitää yllä tuomalla aika ajoin reaktoriin pienehkö määrä lisälämpöä sähkövastuksella.
Useat professorit, tutkijat ja muutama toimittaja ovat nähneet Rossin E-cat -laitteet toiminnassa. Joissakin esittelyissään Rossi on myös antanut heidän tehdä omia mittauksiaan tuotetusta lämpömäärästä sekä gammasäteilystä, jota laite jonkin verran tuottaa jos sen lyijykuoret poistetaan. Järeimmässä demonstraatiossa 28.10.2011 oli sata rekkakonttiin asennettua E-catia, jotka tuottivat yhteensä 500 kW lämpötehon. Kaikkiaan Rossi on demonstroinut laitteitaan kymmenkunta kertaa erilaisille yleisöille.
Voisivatko Rossin demonstraatiot olla huijausta? Erilaisia huijausspekulaatioita on Internet väärällään, mutta asiaan perehtymisen jälkeen johtopäätökseni on, että huijausteoriat eivät ole uskottavia vaan reaktori toimii ainakin likimain väitetyllä tavalla. Rossista riippumatta myös Francesco Piantelli on saanut nikkeli-vetyfuusion toimimaan jo 1990-luvulla, mutta ei ilmeisesti ole yhtä pitkällä kaupallistamisessa. Kylmäfuusiota ei osata selittää teoreettisesti, mutta se ei ole kiinteän olomuodon fysiikassa uutta: esimerkiksi suprajohtavuus löydettiin kokeellisesti 1911 ja selitettiin vasta 1957 (välissä piti keksiä mm. kvanttimekaniikka), eikä niin sanottua korkean lämpötilan suprajohtavuutta osata selittää kunnolla vieläkään.
Kreikkalaisen Defkalion-yrityksen oli määrä kaupallistaa Rossin tekniikka, mutta elokuussa 2011 osapuolet riitaantuivat ja nykyään Defkalion ja Rossi ovat kilpailijoita. Defkalion ei ole antanut kuvata laitteitaan, mutta on julkaissut niistä parikymmentä sivua teknisiä tietoja. Defkalion julkaisi 23.1 2012 tiedotteen, jonka mukaan halukkaat tutkimuslaitokset ja yritykset ovat tervetulleita Ateenaan ajamaan Hyperion-reaktoria 48+48 tunnin testissä ja julkaisemaan saamansa testitulokset vapaasti. Rossi puolestaan kertoo suunnittelevansa automatisoitua tehdasta, jonka pitäisi käynnistyä 2012 lopulla ja joka tuottaa vuodessa miljoona kotikäyttöön tarkoitettua 10 kW laitetta 400 € vähittäishintaan. Rossin reaktorin ohjausjärjestelmän tekee LabView-ohjelmistosta tunnettu National Instruments, joka vahvisti tiedon 10.11 2011.
 |
| E-catin kaupallistettu versio voisi näyttää tältä. Kuva: Leonardo |
Vaikka joukkotiedotusvälineet ovat olleet asiasta melko hiljaa, näyttää siltä että Andrea Rossi on tehnyt jättiläismäisen keksinnön: hän on kehittänyt kätevän jokamiehen ydinreaktorin, joka ei käytä eikä tuota radioaktiivisia aineita ja on halpa valmistaa. Ensimmäisen sukupolven Rossin laitteet tuottavat vain lämpöä ja tarvitsevat siihen jonkin verran sähköä, mutta toisen sukupolven laitteet tuottavat jo sähköä ja lämpöä itsenäisesti. Laitteet ovat halpoja ja niistä voi rakentaa täydellisen LVIS-järjestelmän, joka tuottaa lämmityksen, lämpimän käyttöveden, ilmastoinnin ja sähkön. Puolen vuoden käytön jälkeen reaktoreihin pitää lisätä nikkelijauhetta ja vetyä, Rossin asiakkaat voivat tehdä sen itse 10 € hintaisella vaihtokasetilla. Rossi lupaa reaktorille 20 vuoden käyttöiän.
Kotien lisäksi kylmäfuusioreaktorit tulevat laivojen konehuoneisiin ja rautateille, joiden sähköistys jää tarpeettomaksi, kuten ehkä muukin sähkönsiirtoverkko. Henkilöautosovellusta pitää odottaa noin 10 vuotta (Rossin arvio), ja sen jälkeen on varmaankin lentokoneiden vuoro. Kylmäfuusiolentokoneen toimintasäde on rajaton, joten ei tarvita erikseen pitkien ja lyhyiden matkojen koneita.
Nykyiset energiantuotantotavat jäävät tarpeettomiksi, tosin öljyä käytetään vielä melko pitkään mm. muovien ja asfaltin valmistukseen. Vesivoimalat voidaan purkaa ja joet ennallistaa, jolloin Kemijoesta voi jälleen tulla Euroopan suurin lohijoki. Kasvihuoneviljely lisääntyy Pohjolassa, ja Pohjois-Afrikan ja Arabian niemimaan rannikkoalueet saadaan keinokastelulla viljaviksi erottamalla suola merivedestä. Viljely keinovalon avulla pilvenpiirtäjien sisällä saattaisi tehdä suurkaupungeista ravinnon suhteen osittain omavaraisia. Paljon energiaa vaativien, mutta muuten helposti saatavien raaka-aineiden käyttö tulisi kannattavaksi, esimerkiksi tavallinen graniitti on pääasiassa piitä ja alumiinia, jotka ovat hyviä rakennemateriaaleja. Tulevaisuuden kaivostoiminnan etiikka saattaa olla samantapainen kuin paimentolaiskansojen suhde eläimiinsä: kun kivi ”tapetaan”, se käytetään hyödyksi kokonaan. Tällöin ei tarvita enää paljonkaan perinteisiä kaivoksia, vaan raaka-aineet otetaan siitä maaperästä, jonka päällä toimitaan. Harvinaisia alkuaineita saatetaan tuottaa kylmäfuusion sivutuotteena tapahtuvan ydinten transmutaation kautta. Nikkeliä eli Rossin reaktorin ydinpolttoainetta tarvitaan, mutta kun Talvivaaran kaivos joskus ehtyy, niin 200-kilometrisellä metalliasteroidi Psychellä riittää nikkeliä miljardeiksi vuosiksi.
 |
| Konseptipiirros fuusioraketista saapumassa Marsiin. Kuva: Wikipedia |
Kylmäfuusiokantorakettien rakentaminen lienee vaikeaa, koska tarvittava lämpötila on korkea ja tehotiheys suuri, mutta NASA:n tulevaisuusvisioissa sellaisiakin esiintyy.
Kylmäfuusio tuntuisi ratkaisevan useimmat ongelmamme, mutta ei sitä että maapallo on rajallinen ja sen asukkaat riitaisia ja liialliseen lisääntymiseen taipuvaisia. Planeetan rajallisuuteen ainoa ratkaisu on avaruus, ja sinne katseet tulevat kääntymään, kunhan tietoisuus Rossin keksinnöstä saavuttaa laajemmat kansankerrokset. Riippumatta siitä miten vankasti asiaan tässä vaiheessa uskoo, jokainen voi yhteiskunnassa toimia siihen suuntaan että keksinnön oikeaksi osoittaminen ja käyttöönotto tapahtuisi rauhanomaisesti, mahdolliset ongelmat järkevästi huomioiden sekä viivytyksiä ja ylilyöntejä välttäen.
Pekka Janhunen
