Generálny riaditeľ spoločnosti Tokamak Energy vidí pre jadrovú fúziu sľubné dni

So všetkými nedávnymi správami týkajúcimi sa pokroku v jadrovej fúzii, vrátane oznámenia ministerstva energetiky, že vedci z Národného laboratória Lawrence Livermore dosiahli fúznu reakciu s čistým energetickým ziskom, sa nedávno naskytla príležitosť na rozhovor s Chrisom Kelsallom, generálnym riaditeľom spoločnosti Tokamak Energy. , zdalo sa to byť šťastné.

V e-maile v piatok Kelsall označil oznámenie DOE za „impozantný výsledok. Sme v pretekoch s časom, aby sme postupne vyradili fosílne palivá a urobili z jadrovej syntézy globálne dostupné riešenie pre svetové energetické potreby. Pokrok tohto charakteru je pre priemysel skvelý, keďže do technológie jadrovej syntézy prúdi viac súkromných a verejných investícií.“

Počas nášho rozhovoru, ktorý sa uskutočnil pred oznámením DOE, Kelsall poukázal na to, že marginálny čistý energetický zisk, ako ten, ktorý minulý týždeň oznámil Livermore (3.15 megajoulov energetického výstupu z dodaného vstupu 2.05 megajoulov), je však zlomkom hodnoty. čistého energetického zisku, ktorý sa musí v konečnom dôsledku dosiahnuť, aby bola technológia jadrovej syntézy skutočne škálovateľná.

"Toto nie je len o preukázaní čistého energetického zisku," povedal mi. "Vedci to nazývajú Q väčšie ako jedna." To nie je dostatočná podmienka pre komerčnú energiu jadrovej syntézy. V skutočnosti sa musíme dostať aspoň na Q väčšie ako desať. "Naším cieľom je dosiahnuť Q 25 pre optimálnu komerčnú fúziu, aby sme poskytli stály zdroj energie pre domácnosti a priemysel."

Kelsall hovorí, že spoločnosť je na ceste k demonštrovaniu čistej energie pripravenej na sieť do začiatku 2030. rokov 80. storočia. „Sférický tokamak má významné výhody v oblasti účinnosti na ceste k nákladovo efektívnej energii jadrovej syntézy v kompaktných elektrárňach, ktoré budú nasadené globálne. Naša technológia využíva silné magnetické polia na zadržiavanie plazmy – fúzneho paliva – v sférickom tokamaku, ktorý bude poskytovať nepretržitý výkon. Teraz sa zameriavame na rozvoj kritického know-how pre náš pokročilý prototyp fúzneho zariadenia ST1-HTS a náš pilotný závod ST-EXNUMX, keďže pracujeme na poskytovaní čistej, bezpečnej a lacnej fúzie pre všetkých.

Spoločnosť Tokamak Energy so sídlom v Milton Parku, ktorý leží južne od Oxfordu a západne od Londýna, bola založená v roku 2009. „Išlo o vyčlenenie z výskumných laboratórií v Culhame, ktoré sú severne od našej kancelárie,“ hovorí Kelsall. „Laboratóriá sú pridružené k Oxfordskej univerzite a majú pomerne dlhý rodokmeň vo výskume fúznej technológie, ktorý siaha niekoľko desaťročí späť. Takže máme asi 13 rokov. Ešte pred pár rokmi sme mali len pár desiatok ľudí. Teraz máme viac ako 230 ľudí a máme viac ako 20 zamestnancov rôznych národností, všetky rôzne typy fyzikov, všetky rôzne typy inžinierov.“

Obchodná činnosť spoločnosti Tokamak Energy sa sústreďuje na dve kľúčové technológie: Jedinečný sférický ochranný systém Tokamak, ktorý spoločnosť vytvorila; a vysokoteplotné supravodivé (HTS) magnety, ktoré sú neoddeliteľnou súčasťou jeho funkcie. Slovo „tokamak“ je odvodené z ruskej skratky pre „toroidnú komoru s magnetickými cievkami“. Je to najjednoduchšie zariadenie určené na vytváranie a zadržiavanie jadrovej reakcie, ktorá simuluje plazmovú fúziu, ku ktorej dochádza v Slnku a všetkých ostatných hviezdach.

Supravodivé magnety sú navrhnuté tak, aby simulovali masívne gravitačné pole Slnka a obmedzili plazmu. Plazma vzniká prehrievaním plynného vodíkového paliva, kým sa nevytvorí elektricky nabitá plazma, štvrté skupenstvo hmoty, ktoré nie je ani tuhá látka, ani kvapalina, ani plyn. Reakcia jadrovej fúzie, ktorá je výsledkom, vytvára iba malý rádioaktívny znak, ktorý nepredstavuje žiadny dlhodobý, vysokoaktívny odpad ani súvisiace problémy s likvidáciou, ktoré sú bežné pri súčasnej technológii jadrového štiepenia.

Prvýkrát sa výskum základnej technológie tokamaku začal v 1960. rokoch 500. storočia pomocou izolačných modulov, ktoré pripomínali prstencové šišky. Tokamak Energy používa upravenú verziu, ktorá je guľovitého tvaru, podobne ako jablko s jadrom. Aktuálnym cieľom spoločnosti je začať nasadzovať flotilu malých elektrární, z ktorých každá bude schopná dodávať 2030 megawattov do siete do polovice XNUMX. rokov XNUMX. storočia.

Kelsall hovorí, že malé rozmery „veľkosti nie viac ako jedného alebo dvoch futbalových ihrísk“ v kombinácii s minimálnou rádioaktivitou, odpadom a obavami o likvidáciu umožnia umiestnenie závodov v blízkosti populačných a priemyselných centier, čím sa dramaticky znížia náklady a čas. oneskorenia súvisiace s potrebou vybudovania veľkej elektrickej prenosovej infraštruktúry.

Nie je prekvapením, že Kelsall vidí trhy s elektrinou ako zďaleka najväčšiu trhovú príležitosť – a potrebu – pre energiu jadrovej syntézy. „Vieme, že aby sme splnili naše klimatické ciele, svet bude musieť masívne elektrifikovať,“ hovorí. „Aj naše budúce siete budú musieť výrazne rásť. Vidíme teda, že trhy s elektrinou predstavujú približne 60 % celkových osloviteľných trhových príležitostí pre fúziu.

Dekarbonizácia ťažko obmedziteľných priemyselných odvetví, ako je oceľ, chemikálie, cement a iné, je druhou najväčšou potenciálnou cenou jadrovej syntézy. "Často sa to prehliada, ale je to kľúčové," hovorí Kelsall. „Vnímame to ako 30 % nášho cieľového globálneho trhu, popri možnostiach kombinovanej výroby tepla a elektriny.“

Ale čo obnoviteľné zdroje, vietor a slnko? „Náš názor je, že obnoviteľné zdroje energie sú stále skutočne dôležité, ale výzvou, ktorú máme, je, že samotné nás nedosiahnu k cieľom, ktoré potrebujeme globálne,“ odpovedá Kelsall. „Toto nie je len o klíme. Ide aj o energetickú bezpečnosť.

„Prebiehajúca situácia na Ukrajine nám pripomenula, že nejde len o znižovanie systémových nákladov, pričom fúzia funguje ako doplnok k obnoviteľným zdrojom energie. Ide tu aj o zabezpečenie odolnosti, agilnosti a diverzifikácie globálnych dodávok energie, takže ak dôjde k výpadku jedného zdroja energie, nie sme úplne v kríze. Je to dnešný svet, v ktorom si pripomíname, že energetická bezpečnosť je národná bezpečnosť, a myslím si, že viacerým vládam sa to pripomenulo tvrdou cestou. Európa je veľmi exponovaná. Je to teda otázka riešenia klimatických cieľov pomocou fúzie, ktorá predstavuje zásadný doplnok k obnoviteľným zdrojom energie. Ide o energetickú bezpečnosť. Ide o nižšie náklady. Takže to je trilema – musí to byť aj cenovo dostupné.“

Za dva roky, odkedy sa ujal funkcie generálneho riaditeľa v Tokamak Energy, Kelsall hovorí, že zaznamenal dramatický nárast záujmu investorov o sektor jadrovej fúzie. „Za posledných 12 mesiacov došlo k veľmi významnému, myslím, že hmatateľnému posunu v apetíte investorov a záujmu o fúzny priestor,“ hovorí. „Sektor mal v posledných rokoch viac ako 5 miliárd dolárov kapitálových investícií pochádzajúcich od špičkových inštitucionálnych, suverénnych a strategických mien, ako aj od vplyvných subjektov s mimoriadne vysokým čistým majetkom a energetických spoločností – často prostredníctvom ich rizikových jednotiek.“

Za veľmi povzbudzujúce považuje aj iniciatívy vlád v Európe a nedávno aj v Spojených štátoch amerických, aby uprednostňovali financovanie výskumu a vývoja súvisiaceho s jadrovou syntézou. „Naozaj rešpektujeme a obdivujeme ekosystém, ktorý sa buduje v USA. Máme niekoľko skvelých partnerstiev s University of Illinois a Princeton Plasma Physics Laboratory, Oak Ridge a ďalšími a v tejto ceste chceme pokračovať,“ hovorí Kelsall.

„Vláda USA uznala, že fúzia má geostrategický význam, a spustila verejný/súkromný program financovania založený na míľnikoch, ktorý je analógom predchádzajúceho programu, ktorý nakoniec priniesol SpaceX ako preferovaného dodávateľa platforiem pre orbitálne doručovanie NASA. A ďalším veľkým pozitívom je očividne zákon o znižovaní inflácie, ktorý zahŕňal 280 miliónov dolárov na financovanie ministerstva energetiky na podporu výskumu a vývoja jadrovej syntézy.

Celkovo je to čoraz sľubnejšie investičné prostredie pre tých, ktorí sa dnes zaoberajú výskumom a vývojom energie jadrovej syntézy. Výzvou pre Tokamak Energy a ďalšie ašpirujúce spoločnosti v oblasti jadrovej syntézy je preukázať, že ich príslušné technológie a procesy dokážu dosiahnuť také hodnoty čistých energetických ziskov, ktoré ich urobia ekonomicky škálovateľnými.

Ako hovorí Kelsall, sú to preteky s časom, ktorých naliehavosť každým ďalším dňom narastá.