Suorana labrasta 5/2018: Paavo Niskala & fuusioenergiaa

min read

A- A+

read

Tällä viikolla @suoranalabrasta -twiitit tulevat Aalto-yliopiston Teknillisen fysiikan laitokselta ja niitä lähettää Paavo Niskala, eli @paavi. Hän on plasmafyysikko, joka viimeistelee parhaillaan väitöskirjaa fuusioenergiasta.

Paavo valmistui Aallosta diplomi-insinööriksi vuonna 2014 ja väittelee näillä näkymin kesällä tohtoriksi.

Aiheenaan hänellä ovat fuusioplasmat, joiden käyttäytymistä hän mallintaa tietokonesimulaatioiden avulla.

"Erityisesti kiinnitän huomiota lämmön ja polttoainehiukkasten häviöitä muokkaavaan turbulenssin ja virtausten vuorovaikutukseen. Käytän pääasiassa täällä Aallossa kehitettyä simulointityökalua, jota ajetaan supertietokoneilla Suomessa ja maailmalla. Lisäksi teen yhteistyötä pietarilaisten tutkijoiden kanssa. Rahoituksen tutkimukselle saan eurooppalaisen fuusiotutkimuksen kattojärjestöltä Eurofusionilta."

Tutkijat ovat jo vuosikymmeniä pyrkineet kehittämään fuusioreaktoria Maan päälle. Perusidean tiedetään toimivan, sillä Aurinko tuottaa valoa nimenomaan yhdistämällä kevyitä alkuaineita, vaikka sen helposti näin suomalaisen talven pimeydessä unohtaakin.

Suurin huomio Suomessa ja maailmalla kiinnittyy tällä hetkellä niin kutsuttuihin tokamakeihin, joissa polttoaine kuumennetaan plasmaksi, joka puolestaan pyritään pitämään koossa donitsia muistuttavalla magneettisella pullolla. Tälle periaatteelle pohjautuu muun muassa eteläiseen Ranskaan rakennettava massiivinen koelaitos Iter.

"Fuusiotutkimuksen keskeisimpiin haasteisiin kuuluu tällä hetkellä magneettisen koossapidon tehokkuus", selittää Paavo.

"Polttoaine kuumennetaan aina 150 miljoonaan asteeseen asti, mutta osa lämmpöstä ja hiukkasista vuotaa väistämättä kohti reaktorin seiniä. Suurimman osan häviöistä aiheuttaa turbulenssi, joka syntyy varattujen hiukkasten ja sähkömagneettisen kenttien monimutkaisen vuorovaikutuksen tuloksena. Jos lämpö saadaan pysymään reaktorissa riittävän hyvin, pitäisi plasman niin sanotusti syttyä ja alkaa tuottaa riittävästi energiaa fuusioreaktioiden ylläpitämiseen ilman merkittävää ulkoista kuumennusta."

Paavon tärkein kiinnostuksen kohde on juuri tämä turbulenssi, mitä hän tutkii massiivisten tietokonesimulaatioiden avulla. Näihin hän käytää luonnollisesti supertietokoneita.

"Mallintamisesta tekevät haastavaa millimetreistä metreihin ja nanosekunneista sekunteihin vaihtelevat mittaskaalat. Toisaalta kaoottisesti käyttäytyvällä plasmalla on taipumusta itsejärjestäytymiseen: turbulenssi synnyttää virtauksia, jotka auttavat vaimentamaan sitä samaa turbulenssia. Näiden kahden vuorovaikutukselle onkin haettu analogiaa muun muassa peto- ja saaliseläinten välisestä dynamiikasta."

Tutkimuksen ohella Paavo osallistuu oppilaiden ohjaamiseen sekä opettamiseen. Hän on myös kirjoittanut tutkimusaiheestaan artikkelin Eurofusionin Fusion in Europe -julkaisuun pari vuotta sitten.

Mitä tulee muuhun kuin työhön, niin Aallon ulkopuolella Paavo harrastaa salilla huhkimista, salibandya, vaihtelevista aihesta lukemista sekä videopelien pelaamista että niistä kirjoittamista. Hän on myös kirjoitellut ja tehnyt podcasteja suomalaisiin pelimedioihin.

"Niin, ja sain Guinnessin maailmanennätyksen maailman pisimmästä Halo-maratonista syksyllä 2015."