„Tokamak Energy“ generalinis direktorius mato daug žadančių branduolinės sintezės dienų

Su visomis naujausiomis naujienomis apie branduolių sintezės pažangą, įskaitant Energetikos departamento pranešimą, kad Lawrence'o Livermore'o nacionalinės laboratorijos mokslininkai pasiekė sintezės reakciją su grynuoju energijos padidėjimu, neseniai atsirado galimybė pakalbinti Chrisą Kelsallą, Tokamak Energy generalinį direktorių. , atrodė atsitiktinai.

Penktadienį elektroniniame laiške Kelsall pavadino DOE pranešimą „įspūdingu rezultatu. Mes lenktyniaujame su laiku, siekdami palaipsniui atsisakyti iškastinio kuro ir paversti sintezę pasauliniu mastu prieinamu pasaulio energijos poreikių sprendimu. Tokio pobūdžio pažanga yra puiki pramonei, nes į branduolių sintezės technologijas patenka daugiau privačių ir viešųjų investicijų.

Per mūsų interviu, surengtą prieš DOE paskelbimą, Kelsall atkreipė dėmesį, kad ribinis grynosios energijos padidėjimas, kaip buvo pranešta Livermore praėjusią savaitę (3.15 megadžaulio energijos išeina iš 2.05 megadžaulių įvesties), vis dėlto yra maža dalis. grynojo energijos prieaugio, kurį galiausiai reikia pasiekti, kad sintezės technologija būtų tikrai keičiama.

„Tai ne tik grynojo energijos padidėjimo įrodymas“, - sakė jis. „Mokslininkai tai vadina Q didesniu už vieną. Tai nėra pakankama sąlyga komercinei sintezės energijai. Tiesą sakant, mes turime pasiekti, kad bent Q būtų didesnis nei dešimt. „Mes siekiame, kad Q būtų 25, kad būtų užtikrinta optimali komercinė sintezė, kad būtų nuolatinis energijos šaltinis namams ir pramonei.

Kelsallas teigia, kad iki 2030-ųjų pradžios bendrovė siekia pademonstruoti švarią, tinklei paruoštą galią. „Sferinis tokamakas turi didelių efektyvumo pranašumų siekiant ekonomiškai efektyvios sintezės energijos kompaktiškose elektrinėse, kurios bus naudojamos visame pasaulyje. Mūsų technologija naudoja stiprius magnetinius laukus, kad sulaikytų plazmą – sintezės kurą – sferiniame tokamake, kuris tieks nuolatinę galią. Dabar mes sutelkiame dėmesį į svarbiausių žinių apie mūsų ST80-HTS pažangiojo prototipo sintezės įrenginio ir bandomosios gamyklos ST-E1 kūrimą, nes stengiamės užtikrinti švarų, saugų ir nebrangų sintezę visiems.

Įsikūręs Milton parke, esančiame į pietus nuo Oksfordo ir į vakarus nuo Londono, „Tokamak Energy“ buvo įkurta 2009 m. „Tai buvo Culham tyrimų laboratorijos, esančios į šiaurę nuo mūsų biuro vietos“, – sako Kelsallas. „Laboratorijos yra susijusios su Oksfordo universitetu ir turi gana ilgą sintezės technologijų kilmę, siekiančią kelis dešimtmečius. Taigi, mums apie 13 metų. Dar prieš keletą metų turėjome tik keliasdešimt žmonių. Dabar mus sudaro daugiau nei 230 žmonių, daugiau nei 20 tautybių darbuotojai, įvairių tipų fizikai, visų tipų inžinieriai.

Tokamak Energy verslo centre yra dvi pagrindinės technologijos: įmonės sukurta unikali sferinė Tokamak izoliavimo sistema; ir aukštos temperatūros superlaidžius (HTS) magnetus, kurie yra neatskiriama jo funkcijos dalis. Žodis „tokamakas“ yra kilęs iš rusiškos santrumpos, reiškiančios „toroidinė kamera su magnetinėmis ritėmis“. Paprasčiausiai tai yra prietaisas, skirtas sukurti ir sulaikyti branduolinę reakciją, kuri imituoja plazmos sintezę, vykstančią Saulėje ir visose kitose žvaigždėse.

Superlaidieji magnetai skirti imituoti didžiulį Saulės gravitacijos lauką ir apriboti plazmą. Plazma sukuriama perkaitinant dujinį vandenilio kurą, kol susidaro elektriškai įkrauta plazma – ketvirtoji materijos būsena, kuri nėra nei kieta, nei skysta, nei dujos. Vykstanti branduolių sintezės reakcija sukuria tik nedidelį radioaktyvų požymį, kuris nesukelia ilgalaikių didelio aktyvumo atliekų ar susijusių laidojimo problemų, būdingų dabartinei branduolio dalijimosi technologijai.

Pirmą kartą pagrindinės tokamako technologijos tyrimai buvo pradėti septintajame dešimtmetyje, naudojant izoliavimo modulius, kurie buvo panašūs į žiedines spurgas. Tokamak Energy naudoja modifikuotą versiją, kuri yra sferinės formos, panaši į obuolį su šerdimi. Dabartinis bendrovės tikslas – iki 1960-ųjų vidurio pradėti diegti nedidelio ploto jėgainių parką, kurių kiekviena galėtų tiekti 500 megavatų į tinklą.

Kelsallas sako, kad nedidelis „ne daugiau kaip vienos ar dviejų futbolo aikštelių plotas“, kartu su minimaliu radioaktyvumu, atliekomis ir šalinimo problemomis, leis gamyklas išdėstyti gyventojų ir pramonės centrų arba netoli jų, taigi žymiai sumažins išlaidas ir laiką. atsilikimai, susiję su poreikiu sukurti didelę elektros perdavimo infrastruktūrą.

Nenuostabu, kad Kelsallas mano, kad energijos rinkos yra didžiausia sintezės energijos rinkos galimybė ir poreikis. „Žinome, kad norint pasiekti klimato tikslus, pasaulis turės masiškai elektrifikuotis“, – sako jis. „Mūsų ateities tinklai taip pat turės gerokai išaugti. Taigi matome, kad elektros energijos rinkos sudaro maždaug 60 % visos tinkamos sintezės rinkos galimybės.

Sunkiai mažinamų pramonės sektorių, pvz., plieno, chemijos, cemento ir kitų, dekarbonizavimas yra antras pagal dydį potencialus sintezės prizas. „Dažnai tai nepastebima, bet tai labai svarbu“, - sako Kelsallas. „Matome, kad tai yra 30 % mūsų tikslinės pasaulinės rinkos, kartu su kombinuotomis šilumos ir elektros energijos galimybėmis.

O kaip dėl atsinaujinančių energijos šaltinių, vėjo ir saulės? „Mūsų nuomone, atsinaujinantys energijos šaltiniai vis dar yra tikrai svarbūs, tačiau mūsų iššūkis yra tas, kad vien tik jie nepadės mums pasiekti pasauliniu mastu reikalingų tikslų“, – atsako Kelsallas. „Tai ne tik klimatas. Tai taip pat susiję su energetiniu saugumu.

„Dabartinė padėtis Ukrainoje mums priminė, kad tai ne tik sistemos sąnaudų mažinimas, o sintezė papildo atsinaujinančius energijos šaltinius. Tai taip pat yra pasaulinio energijos tiekimo atsparumo, judrumo ir diversifikavimo užtikrinimas, kad jei vienas energijos šaltinis nutrūktų, nepatektume į krizę. Tai šiandieninis pasaulis, kuriame mums primenama, kad energetinis saugumas yra nacionalinis saugumas, ir manau, kad daugeliui vyriausybių apie tai buvo priminta sunkiai. Europa buvo labai atvira. Taigi kyla klausimas, kaip pasiekti klimato tikslus naudojant sintezę, kuri yra esminis atsinaujinančios energijos papildymas. Kalbama apie energetinį saugumą. Kalbama apie mažesnes išlaidas. Taigi tai yra trilema – ji taip pat turi būti įperkama.

Per dvejus metus nuo tada, kai pradėjo eiti „Tokamak Energy“ generalinio direktoriaus pareigas, Kelsallas teigia pastebėjęs dramatišką investuotojų susidomėjimo branduolinės sintezės sektoriumi augimą. „Per pastaruosius 12 mėnesių įvyko labai reikšmingas, manau, apčiuopiamas investuotojų apetito ir susidomėjimo sintezės erdve pokytis“, – sako jis. „Pastaraisiais metais šiame sektoriuje buvo investuota daugiau nei 5 mlrd.

Jis taip pat mano, kad Europos, o pastaruoju metu ir JAV vyriausybių iniciatyvos teikti pirmenybę su branduolių sintezei susijusių mokslinių tyrimų ir plėtros finansavimui teikia daug vilčių. „Mes tikrai gerbiame ir žavimės JAV besikuriančia ekosistema. Mes turėjome puikių partnerysčių su Ilinojaus universitetu ir Prinstono plazmos fizikos laboratorija, Oak Ridge ir kitais, todėl norime tęsti šią kelionę“, – sako Kelsallas.

„JAV vyriausybė pripažino, kad branduolių sintezė yra geostrategiškai svarbi, ir pradėjo viešojo ir privačiojo sektorių finansavimo programą, kuri yra ankstesnės programos, kuri galiausiai suteikė SpaceX kaip NASA pageidaujamą orbitinių pristatymo platformų tiekėją, analogą. Kitas didelis teigiamas dalykas, be abejo, yra Infliacijos mažinimo įstatymas, į kurį buvo įtrauktas 280 mln.

Apskritai tai yra vis perspektyvesnė investicinė aplinka tiems, kurie šiandien užsiima sintezės energijos tyrimais ir plėtra. Tokamak Energy ir kitų trokštančių branduolių sintezės įmonių uždavinys yra parodyti, kad jų atitinkamos technologijos ir procesai gali pasiekti tokį grynosios energijos pelną, dėl kurio jie bus keičiami ekonominiu būdu.

Kaip sako Kelsallas, tai yra lenktynės su laiku, kurios vis skubėja su kiekviena diena.