Izvršni direktor Tokamak Energy vidi obećavajuće dane za nuklearnu fuziju

Uz sve nedavne vijesti o napretku u nuklearnoj fuziji, uključujući i najavu Ministarstva energetike da su naučnici u Nacionalnoj laboratoriji Lawrence Livermore postigli reakciju fuzije uz neto energetski dobitak, prilika koja se nedavno ukazala da intervjuira Chrisa Kelsalla, izvršnog direktora Tokamak Energy , izgledalo slučajno.

Kelsall je u mejlu u petak nazvao najavu DOE „impresivnim rezultatom. U utrci smo s vremenom da ukinemo fosilna goriva i učinimo fuziju globalno dostupnim rješenjem za svjetske energetske potrebe. Napredak ove prirode je sjajan za industriju jer se više privatnih i javnih investicija priliva u tehnologiju fuzije.”

Tokom našeg intervjua, obavljenog prije objave DOE, Kelsall je istakao da je marginalni neto energetski dobitak poput onog koji je Livermore prijavio prošle sedmice (3.15 megadžula izlazne energije iz isporučenog ulaza od 2.05 megadžula) samo djelić magnitude neto dobitka energije koji se na kraju mora postići da bi fuzijska tehnologija bila zaista skalabilna.

“Ovdje se ne radi samo o dokazivanju neto dobitka energije,” rekao mi je. „Naučnici to zovu Q veći od jedan. To nije dovoljan uslov za komercijalnu fuzijsku energiju. U stvari, moramo doći do najmanje Q većeg od deset. “Ciljimo na Q od 25 za optimalnu komercijalnu fuziju kako bismo osigurali stalan izvor energije za domove i industriju.”

Kelsall kaže da je kompanija na putu da demonstrira čistu energiju koja je spremna za mrežu do ranih 2030-ih. “Sferični tokamak ima značajne prednosti u pogledu efikasnosti na putu ka isplativoj fuzijskoj energiji u kompaktnim elektranama, koje će biti raspoređene na globalnom nivou. Naša tehnologija koristi jaka magnetna polja da zadrži plazmu – fuzijsko gorivo – u sfernom tokamaku koji će isporučivati ​​kontinuiranu izlaznu snagu. Sada smo fokusirani na razvoj kritičnog znanja za naš ST80-HTS napredni prototip fuzionog uređaja i naše pilot postrojenje, ST-E1, dok radimo na isporuci čiste, sigurne, jeftine fuzije za sve.”

Sa sjedištem u Milton Parku, koji se nalazi južno od Oksforda i zapadno od Londona, Tokamak Energy je osnovan 2009. „Bio je to dio istraživačkih laboratorija Culham koje se nalaze sjeverno od lokacije naše kancelarije“, kaže Kelsall. „Laboratorije su povezane sa Univerzitetom Oksford i imaju prilično dug pedigre u istraživanju tehnologije fuzije, koji seže nekoliko decenija unazad. Dakle, imamo oko 13 godina. Do prije nekoliko godina imali smo samo nekoliko desetina ljudi. Sada imamo preko 230 ljudi i imamo preko 20 nacionalnosti osoblja, sve različite vrste fizičara, sve različite vrste inženjera.”

Poslovni centar Tokamak Energy-a se fokusira na dvije ključne tehnologije: jedinstveni sferni Tokamak zaštitni sistem koji je kreirala kompanija; i visokotemperaturni supravodljivi (HTS) magneti koji su sastavni dio njegove funkcije. Riječ "tokamak" je izvedena iz ruskog akronima za "toroidalna komora sa magnetnim zavojnicama". Najjednostavnije rečeno, to je uređaj dizajniran za stvaranje i obuzdavanje nuklearne reakcije koja simulira fuziju plazme koja se događa unutar Sunca i svih drugih zvijezda.

Superprovodljivi magneti su dizajnirani da simuliraju Sunčevo ogromno gravitaciono polje i ograniče plazmu. Plazma nastaje pregrijavanjem gasovitog vodikovog goriva sve dok ne formira električki nabijenu plazmu, četvrto stanje materije, koja nije ni čvrsta, ni tečna, ni gasna. Reakcija nuklearne fuzije koja rezultira stvara samo mali radioaktivni potpis koji ne predstavlja dugotrajni otpad visokog nivoa ili srodna pitanja odlaganja koja su uobičajena za trenutnu tehnologiju nuklearne fisije.

Istraživanja su prvo započela osnovnu tehnologiju tokamaka 1960-ih koristeći module za zadržavanje koji su nalikovali prstenastim krofnama. Tokamak Energy koristi modificiranu verziju koja je sfernog oblika, slična jabuci s jezgrom. Trenutni cilj kompanije je da bude u mogućnosti da počne sa postavljanjem flote malih elektrana, svaka sa sposobnošću isporuke 500 megavata u mrežu do sredine 2030-ih.

Kelsall kaže da će mali otisak "ne više od jednog ili dva fudbalska igrališta", u kombinaciji s minimalnom radioaktivnošću, problemima otpada i odlaganja omogućiti postavljanje postrojenja u ili blizu naseljenih i industrijskih centara, čime će se dramatično smanjiti troškovi i vrijeme zaostajanja vezana za potrebu izgradnje velike elektroprenosne infrastrukture.

Nije iznenađujuće što Kelsall vidi tržišta električne energije kao daleko najveću tržišnu priliku – i potrebu – za fuzionom energijom. „Znamo da će svijet morati masovno elektrificirati, kako bi ispunili naše klimatske ciljeve,“ kaže on. “Naše buduće mreže će također morati značajno rasti. Dakle, vidimo da tržišta električne energije predstavljaju otprilike 60% ukupne adresibilne tržišne mogućnosti za fuziju.”

Dekarbonizacija industrijskih sektora koje je teško smanjiti kao što su čelik, hemikalije, cement i drugi je druga najveća potencijalna nagrada fuzije. „Često se zanemaruje, ali je ključno“, kaže Kelsall. „Mi to vidimo kao 30% našeg ciljanog globalnog tržišta, zajedno sa mogućnostima kombinovane toplote i električne energije.”

Ali šta je sa obnovljivim izvorima energije, vetrom i solarnom energijom? „Naše mišljenje je da su obnovljivi izvori još uvijek jako važni, ali izazov koji imamo je da nas sami neće dovesti do ciljeva koji su nam potrebni na globalnom nivou“, odgovara Kelsall. “Ovdje se ne radi samo o klimi. Ovdje se radi i o energetskoj sigurnosti.

„Trenutna situacija u Ukrajini nas je podsjetila da se ne radi samo o smanjenju troškova sistema, pri čemu fuzija djeluje kao dopuna obnovljivim izvorima energije. Ovdje se također radi o pružanju otpornosti, agilnosti i diverzifikacije u globalnoj opskrbi energijom, tako da, ako se jedan izvor energije smanji, nismo u potpunosti u krizi. To je svijet danas u kojem se podsjećamo da je energetska sigurnost nacionalna sigurnost, i mislim da su brojne vlade na to podsjećane na teži način. Evropa je bila veoma izložena. Dakle, pitanje je rješavanja klimatskih ciljeva fuzijom koja pruža ključnu dopunu obnovljivim izvorima energije. Radi se o energetskoj sigurnosti. Radi se o nižim troškovima. Dakle, to je trilema – takođe mora biti pristupačna.”

U dvije godine otkako je preuzeo ulogu izvršnog direktora u Tokamak Energyju, Kelsall kaže da je vidio dramatičan porast interesa investitora za sektor nuklearne fuzije. „Došlo je do veoma značajne, mislim da je opipljive promene u apetitu investitora i interesovanju za fuzioni prostor u poslednjih 12 meseci“, kaže on. „Sektor je posljednjih godina imao preko 5 milijardi dolara ulaganja u kapital od vrhunskih institucionalnih, suverenih bogatstava i strateških imena, kao i uticajnih osoba s ultra-visokim neto vrijednostima i energetskih kompanija – često preko njihovih jedinica za ulaganja.”

On takođe smatra da su inicijative vlada u Evropi, a odnedavno iu Sjedinjenim Državama, da daju prioritet finansiranju istraživanja i razvoja vezanih za fuziju, veoma ohrabrujuće. “Zaista poštujemo i divimo se ekosistemu koji se stvara u SAD-u. Imali smo sjajna partnerstva sa Univerzitetom Ilinois i Laboratorijom za fiziku plazme Prinstona, Oak Ridžom i drugima, i želimo da nastavimo to putovanje,” kaže Kelsal.

“Vlada SAD-a je prepoznala da je fuzija od geostrateške važnosti i pokrenula je javno/privatni program finansiranja zasnovan na prekretnici koji je analog prethodnog programa koji je na kraju doveo SpaceX kao NASA-inog preferiranog dobavljača platformi za orbitalne isporuke. A druga velika pozitivna strana je očigledno Zakon o smanjenju inflacije, koji je uključio 280 miliona dolara u sredstva koja su dodeljena Ministarstvu energetike za unapređenje istraživanja i razvoja fuzije.”

Sve u svemu, to je sve obećavajuće okruženje za investiranje za one koji se danas bave istraživanjem i razvojem fuzijske energije. Izazov za Tokamak Energy i druge kompanije za fuziju je da pokažu da njihove tehnologije i procesi mogu postići veličinu neto dobiti energije koja će ih učiniti skalabilnim na ekonomski način.

Kako Kelsall kaže, to je trka s vremenom, koja postaje sve hitnija svakim danom.