Генеральный директор Tokamak Energy видит многообещающие дни для ядерного синтеза

Со всеми последними новостями о достижениях в области ядерного синтеза, включая объявление Министерства энергетики о том, что ученые из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса осуществили реакцию синтеза с чистым приростом энергии, недавно появилась возможность взять интервью у Криса Келсолла, генерального директора Tokamak Energy. , казалось случайным.

В пятничном электронном письме Келсолл назвал заявление Министерства энергетики «впечатляющим результатом. Мы соревнуемся со временем, чтобы поэтапно отказаться от ископаемого топлива и сделать термоядерный синтез доступным во всем мире решением для удовлетворения мировых энергетических потребностей. Прогресс такого рода очень важен для отрасли, поскольку все больше частных и государственных инвестиций текут в термоядерные технологии».

Во время нашего интервью, проведенного перед объявлением Министерства энергетики, Келсолл указал, что предельный чистый прирост энергии, подобный тому, о котором сообщил Ливермор на прошлой неделе (3.15 мегаджоулей выходной энергии при доставленных 2.05 мегаджоулях), однако, является лишь частью величины чистого прироста энергии, который в конечном итоге должен быть достигнут, чтобы сделать технологию синтеза действительно масштабируемой.

«Речь идет не только о доказательстве чистого прироста энергии», — сказал он мне. «Ученые называют это Q больше единицы. Это недостаточное условие для коммерческой термоядерной энергии. На самом деле, нам нужно получить как минимум Q больше десяти. «Мы стремимся к Q 25 для оптимального коммерческого синтеза, чтобы обеспечить постоянный источник энергии для домов и промышленности».

Келсолл говорит, что к началу 2030-х годов компания находится на пути к демонстрации чистой энергии, готовой к работе в сети. «Сферический токамак имеет значительные преимущества в эффективности на пути к экономичной термоядерной энергии в компактных электростанциях, которые будут развернуты по всему миру. В нашей технологии используются сильные магнитные поля для содержания плазмы — термоядерного топлива — в сферическом токамаке, который обеспечивает непрерывную выходную мощность. Сейчас мы сосредоточены на разработке важных ноу-хау для нашего усовершенствованного прототипа термоядерного устройства ST80-HTS и нашей пилотной установки ST-E1, поскольку мы работаем над обеспечением чистого, безопасного и недорогого синтеза для всех».

Компания Tokamak Energy, базирующаяся в Милтон-парке, к югу от Оксфорда и к западу от Лондона, была основана в 2009 году. «Это была дочерняя компания исследовательских лабораторий Калхэма, расположенных к северу от нашего офиса, — говорит Келсолл. «Лаборатории связаны с Оксфордским университетом и имеют довольно долгую историю исследований термоядерных технологий, насчитывающую несколько десятилетий. Итак, нам около 13 лет. Еще несколько лет назад у нас было всего несколько десятков человек. Теперь у нас более 230 человек, и у нас есть сотрудники более 20 национальностей, все разные физики, самые разные инженеры».

Бизнес Tokamak Energy сосредоточен вокруг двух ключевых технологий: уникальная сферическая система локализации токамак, созданная компанией; и высокотемпературные сверхпроводящие (ВТСП) магниты, которые являются неотъемлемой частью его функции. Слово «токамак» происходит от русской аббревиатуры «тороидальная камера с магнитными катушками». Проще говоря, это устройство, предназначенное для создания и сдерживания ядерной реакции, которая имитирует синтез плазмы, происходящий внутри Солнца и всех других звезд.

Сверхпроводящие магниты предназначены для имитации массивного гравитационного поля Солнца и удержания плазмы. Плазма создается путем перегрева газообразного водородного топлива до тех пор, пока она не образует электрически заряженную плазму, четвертое состояние вещества, которое не является ни твердым, ни жидким, ни газообразным. Возникающая в результате реакция ядерного синтеза создает лишь небольшую радиоактивную сигнатуру, которая не представляет долгосрочных высокоактивных отходов или связанных с ними проблем захоронения, характерных для современной технологии ядерного деления.

Впервые исследования базовой технологии токамаков начались в 1960-х годах с использованием модулей сдерживания, которые напоминали кольцевые пончики. Tokamak Energy использует модифицированную версию, имеющую сферическую форму, похожую на сердцевину яблока. Текущая цель компании — к середине 500-х годов начать развертывание парка маломощных электростанций, каждая из которых способна выдавать в сеть 2030 мегаватт.

Келсолл говорит, что небольшая площадь «размером не более одного или двух футбольных полей» в сочетании с минимальной радиоактивностью, отходами и проблемами утилизации позволит разместить заводы в населенных и промышленных центрах или рядом с ними, что значительно сократит затраты и время. отставание, связанное с необходимостью создания крупной инфраструктуры электропередачи.

Неудивительно, что Келсолл рассматривает энергетические рынки как самую большую рыночную возможность и потребность в термоядерной энергии. «Мы знаем, что для достижения наших климатических целей миру придется провести масштабную электрификацию», — говорит он. «Наши будущие сети также должны будут значительно вырасти. Таким образом, мы видим, что энергетические рынки представляют примерно 60% всех доступных рыночных возможностей для термоядерного синтеза».

Декарбонизация таких промышленных секторов, как сталелитейная, химическая, цементная и других, с трудом поддающихся сокращению, является вторым по величине потенциальным преимуществом термоядерного синтеза. «На это часто не обращают внимания, но это очень важно, — говорит Келсолл. «Мы рассматриваем это как 30% нашего целевого мирового рынка, наряду с возможностями комбинированного производства тепла и электроэнергии».

Но как насчет возобновляемых источников энергии, ветра и солнца? «Мы считаем, что возобновляемые источники энергии по-прежнему очень важны, но проблема, с которой мы столкнулись, заключается в том, что они сами по себе не помогут нам достичь целей, которые нам нужны в глобальном масштабе», — отвечает Келсолл. «Это касается не только климата. Это касается и энергетической безопасности.

«Ситуация в Украине напомнила нам, что речь идет не только о снижении системных затрат, а термоядерный синтез выступает в качестве дополнения к возобновляемым источникам энергии. Это также касается обеспечения устойчивости, гибкости и диверсификации глобального энергоснабжения, чтобы, если один из источников энергии отключится, мы не оказались в полном кризисе. Сегодня мир, в котором нам напоминают, что энергетическая безопасность — это национальная безопасность, и я думаю, что многим правительствам напомнили об этом на горьком опыте. Европа была очень подвержена. Таким образом, речь идет о решении климатических задач с помощью термоядерного синтеза, который станет важным дополнением к возобновляемым источникам энергии. Речь идет об энергетической безопасности. Речь идет о более низких затратах. Так что это трилемма — это также должно быть доступным».

По словам Келсолла, за два года, прошедшие с тех пор, как он стал генеральным директором Tokamak Energy, он стал свидетелем резкого роста интереса инвесторов к сектору ядерного синтеза. «За последние 12 месяцев произошло очень значительное, я думаю, ощутимое изменение аппетита инвесторов и интереса к области термоядерного синтеза», — говорит он. «В последние годы в этот сектор было вложено более 5 миллиардов долларов инвестиций в акционерный капитал, поступивших от ведущих институциональных, суверенных и стратегических компаний, а также от влиятельных лиц со сверхвысоким собственным капиталом и действующих энергетических компаний — часто через их венчурные подразделения».

Он также считает очень обнадеживающими инициативы правительств в Европе, а в последнее время и в Соединенных Штатах, по определению приоритетов финансирования исследований и разработок, связанных с термоядерным синтезом. «Мы действительно уважаем и восхищаемся экосистемой, которая создается в США. У нас сложились отличные партнерские отношения с Университетом Иллинойса и Принстонской лабораторией физики плазмы, Ок-Риджем и другими, и мы хотим продолжить это путешествие», — говорит Келсолл.

«Правительство США признало, что термоядерный синтез имеет геостратегическое значение, и запустило государственную/частную поэтапную программу финансирования, которая является аналогом предыдущей программы, которая в конечном итоге сделала SpaceX предпочтительным поставщиком орбитальных платформ доставки для НАСА. И другим большим плюсом, очевидно, является Закон о снижении инфляции, который включает финансирование в размере 280 миллионов долларов, выделенное Министерству энергетики для продвижения исследований и разработок в области термоядерного синтеза».

В целом, это все более многообещающая инвестиционная среда для тех, кто сегодня занимается исследованиями и разработками в области термоядерной энергетики. Задача Tokamak Energy и других честолюбивых термоядерных компаний состоит в том, чтобы продемонстрировать, что их соответствующие технологии и процессы могут обеспечить такие величины чистого прироста энергии, которые сделают их экономически масштабируемыми.

Как говорит Келсолл, это гонка со временем, которая становится все более актуальной с каждым днем.