Генеральны дырэктар Tokamak Energy бачыць шматспадзеўныя дні для ядзернага сінтэзу

З усімі апошнімі навінамі аб дасягненнях у галіне ядзернага сінтэзу, у тым ліку паведамленнем Міністэрства энергетыкі аб тым, што навукоўцы Лівермарскай нацыянальнай лабараторыі імя Лоўрэнса дасягнулі тэрмаядзернай рэакцыі з чыстым прыростам энергіі, нядаўна з'явілася магчымасць узяць інтэрв'ю ў Крыса Келсалла, генеральнага дырэктара Tokamak Energy , здавалася выпадковасцю.

У электронным лісце ў пятніцу Келсал назваў заяву Міністэрства энергетыкі «ўражлівым вынікам. Мы змагаемся з часам, каб паступова адмовіцца ад выкапнёвага паліва і зрабіць тэрмаядзерны сінтэз даступным ва ўсім свеце рашэннем для сусветных энергетычных патрэб. Такі прагрэс вельмі важны для галіны, бо ў тэхналогію тэрмаядзернага сінтэзу паступае больш прыватных і дзяржаўных інвестыцый».

Падчас нашага інтэрв'ю, праведзенага перад аб'явай Міністэрства энергетыкі, Келсал адзначыў, што гранічны чысты прырост энергіі, падобны на той, пра які паведаміў Лівермар на мінулым тыдні (3.15 мегаджоўля энергіі, якая выдаецца пры ўваходзе ў 2.05 мегаджоўля), аднак, з'яўляецца доляй велічыні чыстага прыросту энергіі, які ў канчатковым рахунку павінен быць дасягнуты, каб зрабіць тэхналогію тэрмаядзернага сінтэзу сапраўды маштабаванай.

«Гаворка ідзе не толькі аб доказе чыстага прыросту энергіі», — сказаў ён мне. «Навукоўцы называюць гэта Q больш за адзінку. Гэта недастатковая ўмова для камерцыйнай тэрмаядзернай энергіі. Фактычна, нам трэба дасягнуць хаця б Q, большага за дзесяць. «Мы імкнемся да Q 25 для аптымальнага камерцыйнага сінтэзу, каб забяспечыць пастаянную крыніцу энергіі для дамоў і прамысловасці».

Келсал кажа, што кампанія на шляху да дэманстрацыі чыстай электраэнергіі, гатовай да сеткі, да пачатку 2030-х гадоў. «Сферычны токамак мае значныя перавагі ў эфектыўнасці на шляху да эканамічна эфектыўнай энергіі тэрмаядзернага сінтэзу ў кампактных электрастанцыях, якія будуць разгорнуты ва ўсім свеце. Наша тэхналогія выкарыстоўвае моцныя магнітныя палі для ўтрымання плазмы - тэрмаядзернага паліва - у сферычным такамаку, які забяспечвае бесперапынную выхадную магутнасць. Цяпер мы сканцэнтраваны на распрацоўцы найважнейшага ноу-хау для нашага ўдасканаленага прататыпа тэрмаядзернай прылады ST80-HTS і нашай эксперыментальнай устаноўкі ST-E1, працуючы над забеспячэннем чыстага, бяспечнага і недарагога тэрмаядзернага ядзернага сінтэзу для ўсіх».

Кампанія Tokamak Energy, якая базуецца ў Мілтан-Парку, які знаходзіцца на поўдзень ад Оксфарда і на захад ад Лондана, была заснавана ў 2009 годзе. «Яна аддзялілася ад даследчых лабараторый Калхэма, якія знаходзяцца на поўнач ад нашага офіса», — кажа Келсал. «Лабараторыі звязаныя з Оксфардскім універсітэтам і маюць даволі доўгую радавод у даследаванні тэхналогіі тэрмаядзернага сінтэзу, якая налічвае некалькі дзесяцігоддзяў таму. Такім чынам, нам каля 13 гадоў. Яшчэ некалькі гадоў таму ў нас было ўсяго пару дзясяткаў чалавек. Зараз у нас больш за 230 чалавек, і ў нас супрацоўнікі з больш чым 20 нацыянальнасцяў, усе розныя тыпы фізікаў, усе розныя тыпы інжынераў».

Бізнес Tokamak Energy сканцэнтраваны на дзвюх ключавых тэхналогіях: унікальная сферычная сістэма ўтрымання Tokamak, створаная кампаніяй; і высокатэмпературныя звышправодныя (HTS) магніты, якія з'яўляюцца неад'емнай часткай яго функцыі. Слова «такамак» паходзіць ад рускай абрэвіятуры «тараідальная камера з магнітнымі шпулькамі». Прасцей кажучы, гэта прылада, прызначаная для стварэння і стрымлівання ядзернай рэакцыі, якая імітуе сінтэз плазмы, які адбываецца на Сонцы і ўсіх іншых зорках.

Звышправодныя магніты прызначаны для мадэлявання масіўнага гравітацыйнага поля Сонца і абмежавання плазмы. Плазма ствараецца шляхам перагрэву газападобнага вадароднага паліва, пакуль яно не ўтворыць электрычна зараджаную плазму, чацвёрты стан рэчыва, якое не з'яўляецца ні цвёрдым, ні вадкім, ні газам. Рэакцыя ядзернага сінтэзу, якая ўзнікае ў выніку, стварае толькі невялікую радыеактыўную сігнатуру, якая не ўяўляе доўгатэрміновых адходаў з высокім узроўнем або звязаных з імі праблем з утылізацыяй, агульных для сучаснай тэхналогіі ядзернага дзялення.

Даследаванні базавай тэхналогіі токамака пачаліся ў 1960-х гадах з выкарыстаннем утрымліваючых модуляў, якія нагадвалі кольцы-пончыкі. Tokamak Energy выкарыстоўвае мадыфікаваную версію сферычнай формы, падобную на яблык без асяродку. Цяперашняя мэта кампаніі - да сярэдзіны 500-х гадоў пачаць разгортванне парку невялікіх электрастанцый, кожная з якіх будзе мець магутнасць 2030 мегават у сетку.

Келсал кажа, што невялікая плошча «памерам не больш за адно-два футбольныя палі» ў спалучэнні з мінімальнай радыеактыўнасцю, адходамі і праблемамі ўтылізацыі дазволіць размясціць заводы ў населеных і прамысловых цэнтрах або побач з імі, такім чынам, значна скараціць выдаткі і час адставанні, звязаныя з неабходнасцю стварэння вялікай інфраструктуры перадачы электраэнергіі.

Нядзіўна, што Келсал лічыць энергетычныя рынкі найбольшай рынкавай магчымасцю - і патрэбай - для тэрмаядзернай энергіі. «Мы ведаем, што для дасягнення нашых кліматычных мэтаў свет павінен будзе масава электрыфікавацца», — кажа ён. «Нашы будучыя сеткі таксама павінны значна вырасці. Такім чынам, мы бачым, што рынкі электраэнергіі складаюць прыкладна 60% ад агульнай адрасаванай рынкавай магчымасці для сінтэзу».

Дэкарбанізацыя такіх прамысловых сектараў, якія цяжка паменшыцца, як сталь, хімікаты, цэмент і іншыя, з'яўляецца другой па велічыні патэнцыйнай узнагародай тэрмаядзернага сінтэзу. «Яго часта не заўважаюць, але гэта вельмі важна», — кажа Келсал. «Мы лічым, што гэта 30% нашага мэтавага сусветнага рынку, разам з магчымасцямі камбінаванай цепла- і электраэнергіі».

Але як наконт аднаўляльных крыніц энергіі, ветру і сонца? «На наш погляд, аднаўляльныя крыніцы энергіі па-ранейшаму вельмі важныя, але праблема, якую мы маем, заключаецца ў тым, што яны самі па сабе не прывядуць нас да мэтаў, якія нам патрэбны ва ўсім свеце», — адказвае Келсал. «Гаворка ідзе не толькі пра клімат. Гэта таксама тычыцца энэргетычнай бясьпекі.

«Сітуацыя, якая працягваецца ва Украіне, нагадала нам, што справа не толькі ў зніжэнні сістэмных выдаткаў, прычым тэрмаядзерны ядзерны ядзерны ядзерны ядзерны ядзерны сінтэз дзейнічае як дадатак да аднаўляльных крыніц энергіі. Гаворка таксама ідзе аб забеспячэнні ўстойлівасці, манеўранасці і дыверсіфікацыі глабальных энергазабеспячэння, так што калі адна з крыніц энергіі скарачае, мы не апынемся ў поўным крызісе. Сёння ў свеце нам нагадваюць, што энергетычная бяспека - гэта нацыянальная бяспека, і я думаю, што шэрагу ўрадаў нагадалі пра гэта цяжкім спосабам. Еўропа была вельмі аголена. Такім чынам, гэта пытанне аб вырашэнні кліматычных мэтаў з тэрмаядзерным сінтэзам, які забяспечвае вырашальны дадатак да аднаўляльных крыніц энергіі. Гаворка ідзе пра энэргетычную бясьпеку. Гаворка ідзе пра меншыя выдаткі. Так што гэта трылема - гэта таксама павінна быць даступным ".

За два гады з таго часу, як ён заняў пасаду генеральнага дырэктара ў Tokamak Energy, Келсал кажа, што ён заўважыў рэзкі рост цікавасці інвестараў да сектара ядзернага сінтэзу. «За апошнія 12 месяцаў адбыўся вельмі значны, я думаю, адчувальны пералом у апетыце інвестараў і цікавасці да тэрмаядзернай прасторы», — кажа ён. «За апошнія гады ў гэты сектар было ўкладзена больш за 5 мільярдаў долараў інвестыцый у акцыянерны капітал, якія паступілі ад найбуйнейшых інстытуцыянальных устаноў, суверэнных капіталаў і стратэгічных кампаній, а таксама звышвялікіх уплывовых асоб і энергетычных кампаній - часта праз іх венчурныя падраздзяленні».

Ён таксама лічыць вельмі абнадзейлівымі ініцыятывы ўрадаў у Еўропе, а ў апошні час і ў Злучаных Штатах па расстаноўцы прыярытэтаў на фінансаванне даследаванняў і распрацовак, звязаных з тэрмаядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным ядзерным (ядзерным) ядзерным ядзерным ядром. «Мы сапраўды паважаем і захапляемся экасістэмай, якая ствараецца ў ЗША. У нас былі выдатныя партнёрскія адносіны з Універсітэтам Ілінойса і Прынстанскай лабараторыяй фізікі плазмы, Ок-Рыдж і іншымі, і мы хочам працягнуць гэтае падарожжа», — кажа Келсал.

«Урад ЗША прызнаў, што тэрмаядзерны сінтэз мае геастратэгічнае значэнне, і запусціў дзяржаўную/прыватную праграму фінансавання на аснове этапаў, якая з'яўляецца аналагам папярэдняй праграмы, якая ў канчатковым выніку прынесла SpaceX у якасці пераважнага пастаўшчыка НАСА арбітальных платформ дастаўкі. І іншым вялікім пазітывам, відавочна, з'яўляецца Закон аб скарачэнні інфляцыі, які ўключаў 280 мільёнаў долараў у фінансаванне, выдзеленае Дэпартаменту энергетыкі на прасоўванне даследаванняў і распрацовак у галіне тэрмаядзернага сінтэзу».

Увогуле, гэта ўсё больш перспектыўнае інвестыцыйнае асяроддзе для тых, хто сёння займаецца даследаваннямі і распрацоўкамі тэрмаядзернай энергіі. Задача Tokamak Energy і іншых амбіцыйных тэрмаядзерных кампаній заключаецца ў тым, каб прадэманстраваць, што іх адпаведныя тэхналогіі і працэсы могуць дасягнуць такіх велічынь чыстага прыросту энергіі, якія зробяць іх эканамічнымі маштабамі.

Як кажа Келсал, гэта гонка з часам, якая нарастае з кожным днём.