Изпълнителният директор на Tokamak Energy вижда обещаващи дни напред за ядрения синтез

С всички скорошни новини относно напредъка в ядрения синтез, включително съобщението на Министерството на енергетиката, че учени от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор са постигнали термоядрена реакция с нетна печалба на енергия, възможност, която се появи наскоро, за да интервюира Крис Келсал, главен изпълнителен директор на Tokamak Energy , изглеждаше случайно.

В имейл в петък Келсал нарече съобщението на DOE „впечатляващ резултат. Ние сме в надпревара с времето, за да премахнем изкопаемите горива и да превърнем термоядрения синтез в световно достъпно решение за световните енергийни нужди. Напредъкът от такова естество е страхотен за индустрията, тъй като повече частни и публични инвестиции се вливат в термоядрен синтез.“

По време на нашето интервю, проведено преди обявяването на DOE, Kelsall посочи, че маргиналното нетно енергийно увеличение като това, отчетено от Livermore миналата седмица (3.15 мегаджаула произведена енергия от вход от 2.05 мегаджаула доставени) е обаче малка част от величината на нетната печалба на енергия, която в крайна сметка трябва да бъде постигната, за да направи технологията за синтез наистина мащабируема.

„Тук не става въпрос само за доказване на нетна печалба от енергия“, каза ми той. „Учените го наричат ​​Q по-голямо от едно. Това не е достатъчно условие за комерсиална термоядрена енергия. Всъщност, трябва да стигнем поне до Q, по-голямо от десет. „Ние се стремим към Q от 25 за оптимален търговски синтез, за ​​да осигурим постоянен източник на енергия за домовете и промишлеността.“

Kelsall казва, че компанията е на път да демонстрира чиста, готова за мрежата мощност до началото на 2030 г. „Сферичният токамак има значителни предимства в ефективността по пътя към рентабилна термоядрена енергия в компактни електроцентрали, които да бъдат разгърнати в световен мащаб. Нашата технология използва силни магнитни полета за задържане на плазмата – термоядреното гориво – в сферичен токамак, който ще доставя непрекъсната мощност. Сега сме фокусирани върху разработването на критичното ноу-хау за нашето усъвършенствано прототипно устройство за синтез ST80-HTS и нашата пилотна инсталация, ST-E1, докато работим за предоставяне на чист, сигурен и евтин синтез за всички.“

Базирана в Милтън Парк, който се намира южно от Оксфорд и западно от Лондон, Tokamak Energy е основана през 2009 г. „Това беше отделяне от изследователските лаборатории Culham, които са точно на север от местоположението на нашия офис“, казва Келсал. „Лабораториите са свързани с Оксфордския университет и имат доста дълго родословие в изследването на термоядрената технология, датиращо от няколко десетилетия. И така, ние сме на около 13 години. До преди няколко години имахме само няколко дузини души. Сега сме над 230 души и имаме персонал от над 20 националности, всички различни видове физици, всички различни видове инженери.

Бизнесът на Tokamak Energy се съсредоточава около две ключови технологии: Уникалната сферична система за задържане на Tokamak, създадена от компанията; и високотемпературните свръхпроводящи (HTS) магнити, които са неразделна част от неговата функция. Думата "токамак" произлиза от руски акроним за "тороидална камера с магнитни намотки". Това е най-просто казано устройство, предназначено за създаване и ограничаване на ядрена реакция, която симулира плазмения синтез, който се случва в Слънцето и всички други звезди.

Свръхпроводящите магнити са предназначени да симулират масивното гравитационно поле на Слънцето и да ограничават плазмата. Плазмата се създава чрез прегряване на газообразно водородно гориво, докато образува електрически заредена плазма, четвъртото състояние на материята, което не е нито твърдо, нито течно, нито газ. Реакцията на ядрен синтез, която се получава, създава само малка радиоактивна сигнатура, която не представлява дългосрочни, високоактивни отпадъци или свързани с тях проблеми с изхвърлянето, които са общи за настоящата технология за ядрено делене.

Изследванията за първи път започнаха върху основната технология на токамак през 1960-те години на миналия век, като се използваха ограничителни модули, които наподобяваха пръстеновидни понички. Tokamak Energy използва модифицирана версия, която е със сферична форма, подобна на ябълка с ядро. Текущата цел на компанията е да може да започне внедряването на флот от електроцентрали с малък отпечатък, всяка с капацитет да доставя 500 мегавата в мрежата до средата на 2030 г.

Келсал казва, че малкият отпечатък от „не повече от едно или две футболни игрища по размер“, съчетан с минимална радиоактивност, опасения за отпадъци и изхвърляне, ще позволи разполагането на заводите в или близо до населени и индустриални центрове, като по този начин драстично намалява разходите и времето забавяния, свързани с необходимостта от изграждане на голяма електропреносна инфраструктура.

Не е изненадващо, че Kelsall вижда енергийните пазари като най-голямата пазарна възможност – и необходимост – за енергия от термоядрен синтез. „Ние знаем, че за да постигнем нашите климатични цели, светът ще трябва масово да се електрифицира“, казва той. „Бъдещите ни мрежи също ще трябва да нараснат значително. Така че виждаме енергийните пазари, представляващи приблизително 60% от общата адресируема пазарна възможност за синтез.“

Декарбонизацията на трудни за намаляване на промишлени сектори като стомана, химикали, цимент и други е втората по големина потенциална награда за синтеза. „Често се пренебрегва, но е от решаващо значение“, казва Келсал. „Виждаме това като 30% от нашия целеви глобален пазар, заедно с възможностите за комбинирано производство на топлина и електроенергия.“

Но какво да кажем за възобновяеми енергийни източници, вятър и слънце? „Нашето мнение е, че възобновяемите енергийни източници все още са наистина важни, но предизвикателството, което имаме, е, че те сами по себе си няма да ни доведат до целите, от които се нуждаем в световен мащаб“, отговаря Келсал. „Това не е само за климата. Тук става въпрос и за енергийната сигурност.

„Продължаващата ситуация в Украйна ни напомни, че не става въпрос само за намаляване на системните разходи, като термоядреният синтез действа като допълнение към възобновяемите енергийни източници. Тук става въпрос и за осигуряване на устойчивост, гъвкавост и диверсификация на глобалните енергийни доставки, така че ако един източник на енергия спре, да не сме напълно в криза. Днес е свят, в който ни се напомня, че енергийната сигурност е национална сигурност и мисля, че на редица правителства беше напомнено това по трудния начин. Европа беше много изложена. И така, въпросът за справяне с климатичните цели с термоядрения синтез е решаващо допълнение към възобновяемите енергийни източници. Става дума за енергийна сигурност. Става въпрос за по-ниски разходи. Така че това е трилемата – също така трябва да е достъпно.”

През двете години, откакто пое ролята на главен изпълнителен директор в Tokamak Energy, Келсал казва, че е видял драматичен ръст на инвеститорския интерес към сектора на ядрения синтез. „През последните 12 месеца имаше много значителна, мисля осезаема промяна в апетита и интереса на инвеститорите към пространството за синтез“, казва той. „През последните години секторът има над 5 милиарда долара капиталови инвестиции, идващи от най-добрите институционални, суверенни богатства и стратегически имена, както и влиятелни лица със свръхвисока нетна стойност и действащи енергийни компании – често чрез техните рискови звена.“

Той също така намира инициативите на правителствата в Европа и напоследък в Съединените щати за приоритизиране на финансирането за изследвания и разработки, свързани с термоядрения синтез, за ​​силно обнадеждаващи. „Ние наистина уважаваме и се възхищаваме на екосистемата, която се изгражда в САЩ. Имахме страхотни партньорства с Университета на Илинойс и Лабораторията по физика на плазмата в Принстън, Оук Ридж и други, и искаме да продължим това пътуване“, казва Келсал.

„Правителството на САЩ призна, че термоядреният синтез е от геостратегическо значение и стартира публично/частна програма за финансиране, базирана на етапи, която е аналог на предишна програма, която в крайна сметка доведе до превръщането на SpaceX в предпочитан доставчик на НАСА на орбитални платформи за доставка. И другият голям положителен ефект очевидно е Законът за намаляване на инфлацията, който включва 280 милиона долара финансиране, отпуснато на Министерството на енергетиката за напредък в изследванията и развитието на термоядрен синтез.

Като цяло, това е все по-обещаваща инвестиционна среда за онези, които днес се занимават с изследвания и разработки в областта на термоядрената енергия. Предизвикателството пред Tokamak Energy и други амбициозни компании за синтез е да демонстрират, че техните съответни технологии и процеси могат да постигнат величините в нетните печалби от енергия, които ще ги направят мащабируеми по икономически начин.

Както казва Келсал, това е надпревара с времето, която става неотложна с всеки изминал ден.