Генеральний директор Tokamak Energy бачить багатообіцяючі дні для ядерного синтезу

З усіма останніми новинами щодо прогресу в ядерному синтезі, включно з повідомленням Міністерства енергетики про те, що вчені Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса досягли реакції термоядерного синтезу з чистим приростом енергії, нещодавно виникла можливість взяти інтерв’ю у Кріса Келсалла, генерального директора Tokamak Energy. , здавалося випадковим.

У електронному листі в п’ятницю Келсолл назвав оголошення Міністерства енергетики «вражаючим результатом». Ми боремося з часом, щоб поступово відмовитися від викопного палива та зробити термоядерний синтез доступним у всьому світі рішенням для світових енергетичних потреб. Такий прогрес є великим для галузі, оскільки в технологію термоядерного синтезу надходить більше приватних і державних інвестицій».

Під час нашого інтерв’ю, проведеного перед оголошенням Міністерства енергетики, Келсолл зазначив, що граничний чистий приріст енергії, подібний до того, про який повідомив Лівермор минулого тижня (3.15 мегаджоуля виробленої енергії з надходження 2.05 мегаджоуля), однак, є часткою величини чистого приросту енергії, якого в кінцевому підсумку необхідно досягти, щоб зробити технологію термоядерного синтезу дійсно масштабованою.

«Йдеться не лише про докази чистого приросту енергії», — сказав він мені. «Вчені називають це Q більше одиниці. Це недостатня умова для комерційної термоядерної енергії. Насправді нам потрібно отримати принаймні Q більше десяти. «Ми прагнемо до Q 25 для оптимального комерційного синтезу, щоб забезпечити постійне джерело енергії для будинків і промисловості».

Келсал каже, що компанія на шляху до демонстрації чистої, готової до мережі електроенергії до початку 2030-х років. «Сферичний токамак має значні переваги в ефективності на шляху до економічно ефективної термоядерної енергії на компактних електростанціях, які планується розгорнути по всьому світу. Наша технологія використовує сильні магнітні поля для утримання плазми – термоядерного палива – у сферичному токамаку, який забезпечуватиме постійну вихідну потужність. Зараз ми зосереджені на розробці критичного ноу-хау для нашого передового прототипу термоядерного пристрою ST80-HTS і нашої пілотної установки ST-E1, оскільки ми працюємо над забезпеченням чистого, безпечного та недорогого термоядерного синтезу для всіх».

Компанія Tokamak Energy була заснована в Мілтон-Парку, який розташований на південь від Оксфорда та на захід від Лондона, у 2009 році. «Це відокремилася від дослідницьких лабораторій Калхема, розташованих на північ від нашого офісу», — каже Келсолл. «Лабораторії пов’язані з Оксфордським університетом і мають досить довгий досвід у дослідженні технології термоядерного синтезу, що сягає кількох десятиліть тому. Отже, нам близько 13 років. Ще кілька років тому у нас було лише пару десятків людей. Зараз у нас більше 230 людей, у нас є співробітники понад 20 національностей, усі різні типи фізиків, усі різні типи інженерів».

Діяльність Tokamak Energy зосереджена навколо двох ключових технологій: унікальна сферична система утримання токамака, яку створила компанія; і високотемпературні надпровідні (HTS) магніти, які є невід’ємною частиною його функції. Слово «токамак» походить від російської абревіатури «тороїдальна камера з магнітними котушками». Найпростіше кажучи, це пристрій, призначений для створення та стримування ядерної реакції, яка імітує плазмовий синтез, який відбувається на Сонці та всіх інших зірках.

Надпровідні магніти створені для імітації масивного гравітаційного поля Сонця та обмеження плазми. Плазма утворюється шляхом перегріву газоподібного водневого палива до утворення електрично зарядженої плазми, четвертого стану речовини, яка не є ні твердою, ні рідкою, ні газоподібною. Реакція ядерного синтезу, що виникає, створює лише невеликий радіоактивний підпис, який не представляє довгострокових високоактивних відходів або пов’язаних з ними проблем утилізації, типових для сучасних технологій ядерного поділу.

Дослідження базової технології токамаків вперше почалися в 1960-х роках з використанням модулів утримування, які нагадували кільця-пончики. Tokamak Energy використовує модифіковану версію, яка має сферичну форму, схожу на яблуко з серцевиною. Поточна мета компанії — до середини 500-х років розпочати розгортання парку невеликих електростанцій, кожна з яких здатна видавати в мережу 2030 мегават.

Келсалл каже, що невелика площа «не більше ніж одне-два футбольних поля» в поєднанні з мінімальною радіоактивністю, проблемами утилізації відходів дозволить розмістити заводи в населених пунктах і промислових центрах або поблизу них, таким чином, значно скоротивши витрати та час. відставання, пов'язані з необхідністю побудови великої інфраструктури електропередачі.

Не дивно, що Келсолл вважає ринки електроенергії найбільшою ринковою можливістю – і потребою – для термоядерної енергії. «Ми знаємо, що для досягнення наших кліматичних цілей світ повинен буде масово електрифікувати», — каже він. «Наші майбутні електромережі також повинні будуть значно зрости. Таким чином, ми бачимо, що ринки електроенергії становлять приблизно 60% від загальної доступної ринкової можливості для термоядерного синтезу».

Декарбонізація галузей промисловості, які важко подолати, як-от сталеливарна, хімічна, цементна та інші, є другою за величиною потенційною нагородою термоядерного синтезу. «На це часто не звертають уваги, але це надзвичайно важливо», — каже Келсалл. «Ми бачимо, що це 30% нашого цільового глобального ринку разом із можливостями комбінованого виробництва тепла та електроенергії».

Але як щодо відновлюваних джерел енергії, вітру та сонця? «Наша думка полягає в тому, що відновлювані джерела енергії все ще є дуже важливими, але перед нами стоїть проблема: вони самі по собі не допоможуть нам досягти глобальних цілей», — відповідає Келсалл. «Це не тільки клімат. Це також стосується енергетичної безпеки.

«Поточна ситуація в Україні нагадала нам, що мова йде не лише про зниження системних витрат, оскільки термоядерний синтез діє як доповнення до відновлюваних джерел енергії. Це також стосується забезпечення стійкості, гнучкості та диверсифікації глобального енергопостачання, щоб, якщо одне джерело енергії скоротиться, ми не опинились у повній кризі. Сьогодні в світі нам нагадують, що енергетична безпека – це національна безпека, і я думаю, що низці урядів нагадали про це важким шляхом. Європа була дуже оголена. Таким чином, це питання досягнення кліматичних цілей за допомогою термоядерного синтезу, який є важливим доповненням до відновлюваних джерел енергії. Йдеться про енергетичну безпеку. Йдеться про менші витрати. Отже, це трилема – це також має бути доступним».

За два роки, відколи він обійняв посаду генерального директора в Tokamak Energy, Келсолл каже, що він побачив різке зростання інтересу інвесторів до сектору ядерного синтезу. «Протягом останніх 12 місяців стався дуже значний, я вважаю, відчутний перелом в апетиті інвесторів та інтересі до сфери синтезу», — каже він. «Останніми роками цей сектор мав понад 5 мільярдів доларів інвестицій в акції, які надійшли від провідних інституцій, суверенних капіталів і стратегічних імен, а також надвисоких власних впливових осіб та енергетичних компаній — часто через їхні венчурні підрозділи».

Він також вважає дуже обнадійливими ініціативи урядів у Європі, а нещодавно й у Сполучених Штатах щодо пріоритетного фінансування досліджень і розробок, пов’язаних із термоядерним синтезом. «Ми дійсно поважаємо та захоплюємося екосистемою, яка створюється в США. У нас були чудові партнерські стосунки з Університетом Іллінойсу та Прінстонською лабораторією фізики плазми, Оук-Рідж та іншими, і ми хочемо продовжити цю подорож», — каже Келсолл.

«Уряд США визнав, що термоядерний синтез має геостратегічне значення, і запустив державну/приватну програму фінансування на основі етапів, яка є аналогом попередньої програми, яка зрештою призвела до того, що SpaceX стала переважним постачальником НАСА орбітальних платформ доставки. І іншим великим позитивним моментом є, очевидно, Закон про скорочення інфляції, який включає 280 мільйонів доларів фінансування, виділених Міністерству енергетики на розвиток досліджень і розробок у сфері термоядерного синтезу».

Загалом, це все більш перспективне інвестиційне середовище для тих, хто сьогодні займається дослідженнями та розробками в галузі термоядерної енергії. Завдання для Tokamak Energy та інших компаній-початківців термоядерного синтезу полягає в тому, щоб продемонструвати, що їхні відповідні технології та процеси можуть досягти таких величин у чистій вигоді енергії, які зроблять їх економічно масштабованими.

Як каже Келсолл, це гонка з часом, яка зростає з кожним днем.