Tokamak Energy izpilddirektors saskata daudzsološas dienas kodolsintēzes jomā

Ņemot vērā visas jaunākās ziņas par kodolsintēzes progresu, tostarp Enerģētikas departamenta paziņojumu, ka Lawrence Livermore Nacionālās laboratorijas zinātnieki ir panākuši kodolsintēzes reakciju ar tīro enerģijas pieaugumu, nesen radās iespēja intervēt Tokamak Energy izpilddirektoru Krisu Kelsalu. , likās nejauši.

Piektdienas e-pastā Kelsall nosauca DOE paziņojumu par "iespaidīgu rezultātu. Mēs cīnāmies ar laiku, lai pakāpeniski atteiktos no fosilā kurināmā un kodolsintēze kļūtu par globāli pieejamu risinājumu pasaules enerģijas vajadzībām. Šāda veida progress ir liels nozarei, jo vairāk privāto un publisko investīciju ieplūst kodolsintēzes tehnoloģijās.

Mūsu intervijā, kas tika veikta pirms DOE paziņojuma, Kelsals norādīja, ka minimālais tīrās enerģijas pieaugums, kāds bija Livermore pagājušajā nedēļā ziņotajam (3.15 megadžouli enerģijas izvades no 2.05 megadžoulu ievades), tomēr ir daļa no apjoma. tīro enerģijas ieguvumu, kas galu galā jāsasniedz, lai kodolsintēzes tehnoloģija būtu patiesi mērogojama.

"Tas nav tikai par neto enerģijas pieauguma pierādīšanu," viņš man teica. "Zinātnieki to sauc par Q lielāku par vienu. Tas nav pietiekams nosacījums komerciālai kodolsintēzes enerģijai. Patiesībā mums ir jāsasniedz vismaz Q, kas ir lielāks par desmit. "Mēs tiecamies uz Q 25 optimālai komerciālai kodolsintēzei, lai nodrošinātu pastāvīgu enerģijas avotu mājām un rūpniecībai."

Kelsall saka, ka uzņēmums ir ceļā uz tīru, tīklam gatavu jaudu demonstrēšanu līdz 2030. gadu sākumam. “Sfēriskajam tokamakam ir ievērojamas efektivitātes priekšrocības ceļā uz rentablu kodolsintēzes enerģiju kompaktās spēkstacijās, ko paredzēts izmantot visā pasaulē. Mūsu tehnoloģija izmanto spēcīgus magnētiskos laukus, lai saturētu plazmu — kodolsintēzes degvielu — sfēriskā tokamakā, kas nodrošinās nepārtrauktu jaudu. Tagad mēs koncentrējamies uz kritisko zinātību izstrādi mūsu ST80-HTS uzlabotajam prototipa kodolsintēzes ierīcei un mūsu izmēģinājuma rūpnīcai ST-E1, jo mēs strādājam, lai nodrošinātu tīru, drošu un zemu izmaksu kodolsintēzi visiem.

Uzņēmums Tokamak Energy atrodas Miltonas parkā, kas atrodas tieši uz dienvidiem no Oksfordas un uz rietumiem no Londonas. Uzņēmums Tokamak Energy tika dibināts 2009. gadā. “Tā bija Kulhemas pētniecības laboratoriju izcelsme, kas atrodas tieši uz ziemeļiem no mūsu biroja atrašanās vietas,” stāsta Kelsals. "Laboratorijas ir saistītas ar Oksfordas universitāti, un tām ir diezgan sens ciltsraksts kodolsintēzes tehnoloģiju izpētē, kas sniedzas vairākas desmitgades. Tātad, mums ir apmēram 13 gadi. Vēl pirms dažiem gadiem mums bija tikai pāris desmiti cilvēku. Tagad mums ir vairāk nekā 230 cilvēku, un mums ir vairāk nekā 20 tautību darbinieki, visi dažāda veida fiziķi un dažādi inženieri.

Tokamak Energy biznesa centrā ir divas galvenās tehnoloģijas: unikālā sfēriskā Tokamak ierobežošanas sistēma, ko uzņēmums ir izveidojis; un augstas temperatūras supravadošie (HTS) magnēti, kas ir tā funkcijas neatņemama sastāvdaļa. Vārds "tokamak" ir atvasināts no krievu valodas saīsinājuma "toroidāla kamera ar magnētiskām spolēm". Vienkāršāk sakot, tā ir ierīce, kas paredzēta kodolreakcijas radīšanai un ierobežošanai, kas simulē plazmas saplūšanu, kas notiek Saulē un visās citās zvaigznēs.

Supravadošie magnēti ir paredzēti, lai simulētu Saules masīvo gravitācijas lauku un ierobežotu plazmu. Plazma tiek radīta, pārkarsējot gāzveida ūdeņraža degvielu, līdz tā veido elektriski lādētu plazmu, ceturto vielas stāvokli, kas nav ne cieta, ne šķidra, ne gāze. Rezultātā notiekošā kodolsintēzes reakcija rada tikai nelielu radioaktīvo zīmogu, kas nerada ilgtermiņa, augsta līmeņa atkritumus vai ar to saistītās apglabāšanas problēmas, kas ir raksturīgas pašreizējām kodola skaldīšanas tehnoloģijām.

Pirmo reizi pētījumi par tokamaka pamattehnoloģiju sākās 1960. gados, izmantojot ierobežošanas moduļus, kas atgādināja gredzenveida virtuļus. Tokamak Energy izmanto modificētu versiju, kas pēc formas ir līdzīga ābolam bez serdes. Uzņēmuma pašreizējais mērķis ir līdz 500. gadu vidum sākt izvietot mazas platības spēkstaciju parku, un katra no tām spēj piegādāt tīklā 2030 megavatus.

Kelsall saka, ka nelielais "ne vairāk kā viena vai divu futbola laukumu izmērs" apvienojumā ar minimālu radioaktivitāti, atkritumiem un iznīcināšanas problēmām ļaus ražotnes izvietot apdzīvotajos un rūpniecības centros vai to tuvumā, tādējādi ievērojami samazinot izmaksas un laiku. kavēšanās, kas saistītas ar nepieciešamību izveidot lielu elektropārvades infrastruktūru.

Nav pārsteidzoši, ka Kelsall uzskata, ka enerģijas tirgi ir līdz šim lielākā tirgus iespēja un nepieciešamība pēc kodolsintēzes enerģijas. "Mēs zinām, ka, lai sasniegtu mūsu klimata mērķus, pasaulei būs masveidā jāelektrificē," viņš saka. “Arī mūsu nākotnes tīkliem būs ievērojami jāpalielina. Tātad mēs redzam, ka elektroenerģijas tirgi veido aptuveni 60% no kopējās adresējamās kodolsintēzes tirgus iespējas.

Grūti samazināmu rūpniecības nozaru, piemēram, tērauda, ​​ķīmisko vielu, cementa un citu, dekarbonizācija ir kodolsintēzes otrā lielākā potenciālā balva. "Tas bieži tiek ignorēts, bet tas ir ļoti svarīgi," saka Kelsall. "Mēs to redzam kā 30% no mūsu mērķa globālā tirgus, kā arī koģenerācijas iespējas."

Bet kā ar atjaunojamo enerģiju, vēju un sauli? "Mūsu viedoklis ir tāds, ka atjaunojamie enerģijas avoti joprojām ir ļoti svarīgi, taču mūsu izaicinājums ir tāds, ka tie paši mūs nenovedīs uz tiem mērķiem, kas mums nepieciešami globālā mērogā," Kelsall atbild. "Tas nav tikai par klimatu. Tas attiecas arī uz energoapgādes drošību.

“Pašreizējā situācija Ukrainā ir atgādinājusi, ka runa nav tikai par sistēmas izmaksu samazināšanu, kodolsintēzei papildinot atjaunojamos enerģijas avotus. Tas attiecas arī uz noturības, veiklības un dažādošanas nodrošināšanu globālajā energoapgādē, lai, ja viens enerģijas avots tiek pārtraukts, mēs neesam pilnībā nonākuši krīzē. Tā ir mūsdienu pasaule, kurā mums tiek atgādināts, ka enerģētiskā drošība ir valsts drošība, un es domāju, ka vairākām valdībām tas ir atgādināts. Eiropa ir bijusi ļoti atklāta. Tātad, tas ir jautājums par klimata mērķu sasniegšanu ar kodolsintēzi, kas ir būtisks atjaunojamo enerģijas avotu papildinājums. Tas ir par energoapgādes drošību. Runa ir par zemākām izmaksām. Tā ir trilemma — tai arī ir jābūt pieejamai.

Divu gadu laikā, kopš viņš stājās Tokamak Energy izpilddirektora amatā, Kelsall saka, ka ir pieredzējis dramatisku investoru intereses pieaugumu kodolsintēzes nozarē. "Pēdējo 12 mēnešu laikā ir notikusi ļoti nozīmīga, manuprāt, jūtama investoru apetītes un intereses par kodolsintēzes telpu novirze," viņš saka. "Pēdējos gados šajā sektorā ir ieguldīti vairāk nekā 5 miljardi ASV dolāru kapitāla ieguldījumi, kas nākuši no vadošajiem institucionālajiem, valsts bagātības un stratēģiskiem nosaukumiem, kā arī īpaši augstvērtīgiem ietekmētājiem un vēsturiskajiem enerģētikas uzņēmumiem — bieži vien caur viņu riska vienībām."

Viņš arī uzskata, ka ļoti iepriecinošas ir valdību iniciatīvas Eiropā un nesen arī Amerikas Savienotajās Valstīs, lai par prioritāti piešķirtu finansējumu kodolsintēzes pētniecībai un attīstībai. “Mēs patiešām cienām un apbrīnojam ekosistēmu, kas veidojas ASV. Mums ir bijušas dažas lieliskas partnerattiecības ar Ilinoisas Universitāti un Prinstonas Plazmas fizikas laboratoriju, Oak Ridge un citiem, un mēs vēlamies turpināt šo ceļu, ”saka Kelsall.

"ASV valdība ir atzinusi, ka kodolsintēzei ir ģeostratēģiska nozīme, un ir uzsākusi publiskā/privātā pavērsiena finansējuma programmu, kas ir analoga iepriekšējai programmai, kas galu galā deva SpaceX kā NASA vēlamo orbitālo piegādes platformu piegādātāju. Un otrs lielais pozitīvais, protams, ir Inflācijas samazināšanas likums, kas ietvēra 280 miljonus ASV dolāru finansējumu, kas tika piešķirts Enerģētikas departamentam, lai veicinātu kodolsintēzes pētniecību un attīstību.

Kopumā tā ir arvien daudzsološāka investīciju vide tiem, kas šodien nodarbojas ar kodolsintēzes enerģijas pētniecību un attīstību. Tokamak Energy un citu topošo kodolsintēzes uzņēmumu uzdevums ir demonstrēt to attiecīgās tehnoloģijas un procesus, kas var sasniegt tādus tīrās enerģijas ieguvumus, kas padarīs tos mērogojamus ekonomiski.

Kā saka Kelsall, tā ir sacensība ar laiku, kas ar katru dienu kļūst arvien aktuālāka.