Tokamak Energy tegevjuht näeb tuumasünteesi jaoks paljulubavaid päevi

Kõik hiljutised uudised tuumasünteesi edusammude kohta, sealhulgas energeetikaministeeriumi teade, et Lawrence Livermore'i riikliku labori teadlased saavutasid termotuumasünteesi reaktsiooni netoenergia kasvuga, avanes hiljuti võimalus intervjueerida Tokamak Energy tegevjuhti Chris Kelsalli. , tundus juhuslik.

Kelsall nimetas reedel e-kirjas DOE teadaannet muljetavaldavaks tulemuseks. Oleme võidujooksus ajaga, et kaotada järk-järgult fossiilkütused ja muuta termotuumasünteesi ülemaailmselt kättesaadavaks lahendus maailma energiavajaduste rahuldamiseks. Seda laadi edusammud on tööstuse jaoks suurepärased, kuna termotuumasünteesitehnoloogiasse liigub rohkem era- ja avaliku sektori investeeringuid.

Meie intervjuu ajal, mis viidi läbi enne DOE teadaannet, juhtis Kelsall tähelepanu sellele, et selline marginaalne netoenergia kasv, nagu Livermore eelmisel nädalal teatas (3.15 megadžauli väljundenergiat tarnitud 2.05 megadžauli sisendist), on siiski murdosa suurusest. netoenergia kasu, mis tuleb lõpuks saavutada, et muuta termotuumasünteesitehnoloogia tõeliselt skaleeritavaks.

"See ei tähenda ainult energia netokasumi tõestamist," ütles ta mulle. "Teadlased nimetavad seda Q-ks suuremaks kui üks. See ei ole kaubandusliku termotuumasünteesi jaoks piisav tingimus. Tegelikult peame jõudma vähemalt Q-ni, mis on suurem kui kümme. "Meie eesmärk on saavutada Q 25 optimaalse kaubandusliku termotuumasünteesi jaoks, et pakkuda kodudele ja tööstusele pidevat energiaallikat."

Kelsall ütleb, et ettevõte on teel puhta ja võrguvalmiduse demonstreerimise poole 2030. aastate alguseks. „Sfäärilisel tokamakil on märkimisväärsed tõhususe eelised, et saada kulutõhusat termotuumasünteesi energiat kompaktsetes elektrijaamades, mida kasutatakse ülemaailmselt. Meie tehnoloogia kasutab tugevaid magnetvälju, et hoida plasma – termotuumasünteesikütust – sfäärilises tokamakis, mis tagab pideva väljundvõimsuse. Nüüd keskendume oma ST80-HTS täiustatud termotuumasünteesiseadme prototüübi ja katsetehase ST-E1 kriitilise oskusteabe arendamisele, kuna töötame selle nimel, et pakkuda kõigile puhast, turvalist ja odavat termotuumasünteesi.

Tokamak Energy asutati 2009. aastal Milton Parkis, mis asub Oxfordist lõuna pool ja Londonist läänes. "See oli meie kontorist põhja pool asuvate Culhami uurimislaborite väljatöötamine," ütleb Kelsall. "Laborid on seotud Oxfordi ülikooliga ja neil on termotuumasünteesitehnoloogia uurimisel üsna pikk põlvnemine, mis ulatub mitu aastakümmet tagasi. Niisiis, me oleme umbes 13-aastased. Veel paar aastat tagasi oli meil vaid paarkümmend inimest. Nüüd on meid üle 230 inimese ja meil on üle 20 rahvusest töötajaid, kõik erinevat tüüpi füüsikud, kõik erinevat tüüpi insenerid.

Tokamak Energy ärikeskus keskendub kahele võtmetehnoloogiale: ettevõtte loodud ainulaadne sfääriline Tokamaki kaitsesüsteem; ja kõrge temperatuuriga ülijuhtivad (HTS) magnetid, mis on selle funktsiooni lahutamatu osa. Sõna "tokamak" on tuletatud venekeelsest akronüümist "toroidaalne kamber magnetpoolidega". Lihtsamalt öeldes on see seade, mis on loodud tuumareaktsiooni tekitamiseks ja ohjeldamiseks, mis simuleerib Päikese ja kõigi teiste tähtede sees toimuvat plasmasulandumist.

Ülijuhtivad magnetid on loodud Päikese massiivse gravitatsioonivälja simuleerimiseks ja plasma piiramiseks. Plasma luuakse gaasilise vesinikkütuse ülekuumenemisel, kuni moodustub elektriliselt laetud plasma, aine neljas olek, mis ei ole tahke, vedel ega gaas. Tulemuseks olev tuumasünteesireaktsioon loob vaid väikese radioaktiivse märgi, mis ei põhjusta pikaajalisi kõrgetasemelisi jäätmeid ega seotud kõrvaldamisega seotud probleeme, mis on tavalised praeguse tuuma lõhustumise tehnoloogiaga.

Esimest korda alustati tokamaki põhitehnoloogia uurimist 1960. aastatel, kasutades rõngassõõrikuid meenutavaid isolatsioonimooduleid. Tokamak Energy kasutab muudetud versiooni, mis on sfäärilise kujuga, mis sarnaneb südamikuga õunaga. Ettevõtte praegune eesmärk on alustada 500. aastate keskpaigaks väikese jalajäljega elektrijaamade kasutuselevõtuga, millest igaüks on võimeline võrku tarnima 2030 megavatti.

Kelsall ütleb, et "mitte rohkem kui ühe või kahe jalgpalliväljaku suurus" väike jalajälg koos minimaalse radioaktiivsuse, jäätmete ja kõrvaldamisprobleemidega võimaldab tehased paigutada asustus- ja tööstuskeskustesse või nende lähedusse, vähendades seega oluliselt kulusid ja aega. mahajäämused, mis on seotud vajadusega ehitada suur elektriülekande infrastruktuur.

Pole üllatav, et Kelsall näeb energiaturge termotuumaenergia suurima turuvõimalusena ja vajadusena. "Me teame, et meie kliimaeesmärkide saavutamiseks peab maailm tohutult elektrifitseerima," ütleb ta. "Ka meie tulevased võrgud peavad märkimisväärselt kasvama. Seega näeme, et elektriturud moodustavad ligikaudu 60% kõigist adresseeritavatest termotuumasünteesi turuvõimalustest.

Raskesti vähendatavate tööstussektorite, nagu teras, kemikaalid, tsement ja teised, dekarboniseerimine on termotuumasünteesi suuruselt teine ​​​​potentsiaalne auhind. "See jääb sageli tähelepanuta, kuid see on ülioluline, " ütleb Kelsall. "Näeme seda 30% meie maailma sihtturust koos soojuse ja elektri koostootmisvõimalustega."

Aga kuidas on lood taastuvate energiaallikate, tuule ja päikeseenergiaga? "Meie seisukoht on, et taastuvenergia on endiselt väga oluline, kuid meie väljakutse seisneb selles, et need üksi ei vii meid ülemaailmselt vajalike eesmärkideni," vastab Kelsall. "See ei puuduta ainult kliimat. See puudutab ka energiajulgeolekut.

„Jätkuva olukord Ukrainas on meile meelde tuletanud, et see ei seisne ainult süsteemikulude vähendamises, vaid termotuumasünteesi täiendab taastuvenergiat. See puudutab ka globaalse energiavarustuse vastupidavuse, paindlikkuse ja mitmekesistamise tagamist, nii et kui üks energiaallikas katkeb, ei ole me täielikult kriisis. See on tänane maailm, kus meile tuletatakse meelde, et energiajulgeolek on riigi julgeolek, ja ma arvan, et paljudele valitsustele on seda meelde tuletatud. Euroopa on olnud väga paljastatud. Seega on küsimus kliimaeesmärkide saavutamises termotuumasünteesi abil, mis pakub taastuvenergiale olulise täienduse. See puudutab energiajulgeolekut. See puudutab madalamaid kulusid. Nii et see on trilemma – see peab olema ka taskukohane.

Kahe aasta jooksul, mil ta asus tööle Tokamak Energy tegevjuhina, on Kelsall enda sõnul näinud investorite huvi tuumasünteesisektori vastu dramaatilist tõusu. "Viimase 12 kuu jooksul on investorite isu ja huvi tuumasünteesiruumi vastu olnud väga oluline, ma arvan, et see on käegakatsutav," ütleb ta. "Viimastel aastatel on sektorisse investeeritud üle 5 miljardi dollari aktsiakapitali, mis on tulnud kõrgeimatelt institutsionaalsetelt, riiklikelt varadelt ja strateegilistelt nimedelt, aga ka ülimalt kõrge netoväärtusega mõjutajatelt ja turgu valitsevatest energiaettevõtjatest – sageli nende riskikapitaliüksuste kaudu."

Samuti peab ta väga julgustavaks Euroopa ja hiljuti ka Ameerika Ühendriikide valitsuste algatusi termotuumasünteesialase uurimis- ja arendustegevuse rahastamise prioriteediks seadmiseks. „Me tõesti austame ja imetleme USA-s tekkivat ökosüsteemi. Meil on olnud suurepäraseid partnerlussuhteid Illinoisi ülikooli ja Princetoni plasmafüüsika labori, Oak Ridge'i ja teistega ning me tahame seda teekonda jätkata, ”ütleb Kelsall.

„USA valitsus on tunnistanud, et termotuumasünteesil on geostrateegiline tähtsus, ning käivitanud avaliku/erasektori vahe-eesmärkidel põhineva rahastamisprogrammi, mis on analoog varasemale programmile, mille tulemusena sai SpaceX NASA eelistatud orbitaalplatvormide tarnijaks. Ja teine ​​​​suur positiivne on ilmselgelt inflatsiooni vähendamise seadus, mis sisaldas 280 miljonit dollarit, mis eraldati energeetikaministeeriumile tuumasünteesialase uurimis- ja arendustegevuse edendamiseks.

Kokkuvõttes on see üha paljutõotavam investeerimiskeskkond neile, kes täna termotuumasünteesialase teadus- ja arendustegevusega tegelevad. Tokamak Energy ja teiste ambitsioonikate termotuumasünteesiettevõtete väljakutse on näidata, et nende vastavad tehnoloogiad ja protsessid suudavad saavutada energia netokasumi suurusjärgus, mis muudab need majanduslikult skaleeritavaks.

Nagu Kelsall ütleb, on see võidujooks ajaga, mis muutub iga päevaga kiiremaks.