Generální ředitel společnosti Tokamak Energy vidí pro jadernou fúzi slibné dny

Se všemi nedávnými zprávami o pokroku v jaderné fúzi, včetně oznámení ministerstva energetiky, že vědci z Národní laboratoře Lawrence Livermore dosáhli fúzní reakce s čistým energetickým ziskem, se nedávno naskytla příležitost k rozhovoru s Chrisem Kelsallem, generálním ředitelem Tokamak Energy. , zdálo se být šťastné.

V pátečním e-mailu Kelsall označil oznámení DOE za „působivý výsledek. Jsme v závodě s časem, abychom postupně vyřadili fosilní paliva a učinili z fúze celosvětově dostupné řešení pro světové energetické potřeby. Pokrok tohoto charakteru je pro průmysl skvělý, protože do technologie jaderné syntézy proudí více soukromých a veřejných investic.“

Během našeho rozhovoru, který byl proveden před oznámením DOE, Kelsall poukázal na to, že marginální čistý energetický zisk, jako byl ten, který minulý týden oznámil Livermore (3.15 megajoulů energetického výstupu z dodaného vstupu 2.05 megajoulů), je však zlomkem velikosti. čistého energetického zisku, kterého musí být nakonec dosaženo, aby byla technologie fúze skutečně škálovatelná.

"Nejde pouze o prokázání čistého energetického zisku," řekl mi. "Vědci tomu říkají Q větší než jedna." To není dostatečná podmínka pro komerční fúzní energii. Ve skutečnosti se musíme dostat alespoň na Q větší než deset. "Usilujeme o Q z 25 pro optimální komerční fúzi, abychom zajistili stálý zdroj energie pro domácnosti a průmysl."

Kelsall říká, že společnost je na cestě k tomu, aby začátkem třicátých let 2030. století prokázala čistou energii připravenou k rozvodné síti. „Sférický tokamak má významné výhody v oblasti účinnosti na cestě k nákladově efektivní fúzní energii v kompaktních elektrárnách, které budou nasazeny po celém světě. Naše technologie využívá silná magnetická pole k udržení plazmy – fúzního paliva – v kulovém tokamaku, který bude dodávat nepřetržitý výkon. Nyní se zaměřujeme na vývoj kritického know-how pro náš pokročilý prototyp fúzního zařízení ST80-HTS a náš pilotní závod ST-E1, protože pracujeme na poskytování čisté, bezpečné a levné fúze pro všechny.

Společnost Tokamak Energy se sídlem v Milton Parku, který leží jižně od Oxfordu a západně od Londýna, byla založena v roce 2009. „Byl to spin-out z výzkumných laboratoří v Culhamu, které jsou severně od naší kanceláře,“ říká Kelsall. „Laboratoře jsou přidruženy k Oxfordské univerzitě a mají poměrně dlouhou tradici ve zkoumání fúzních technologií, sahající několik desetiletí zpět. Takže je nám asi 13 let. Ještě před pár lety jsme měli jen pár desítek lidí. Nyní máme více než 230 lidí a máme více než 20 národností zaměstnanců, všechny různé typy fyziků, všechny různé typy inženýrů.“

Podnikání společnosti Tokamak Energy se soustřeďuje na dvě klíčové technologie: Jedinečný sférický kontejnmentový systém Tokamak, který společnost vytvořila; a vysokoteplotní supravodivé (HTS) magnety, které jsou nedílnou součástí jeho funkce. Slovo „tokamak“ je odvozeno z ruské zkratky pro „toroidní komoru s magnetickými cívkami“. Je to ve svých nejjednodušších pojmech zařízení navržené pro vytvoření a omezení jaderné reakce, která simuluje fúzi plazmatu, ke které dochází uvnitř Slunce a všech ostatních hvězd.

Supravodivé magnety jsou navrženy tak, aby simulovaly masivní gravitační pole Slunce a omezovaly plazma. Plazma vzniká přehříváním plynného vodíkového paliva, dokud se nevytvoří elektricky nabité plazma, čtvrté skupenství hmoty, které není ani pevná látka, ani kapalina, ani plyn. Reakce jaderné fúze, která je výsledkem, vytváří pouze malý radioaktivní podpis, který nepředstavuje žádný dlouhodobý, vysoce aktivní odpad nebo související problémy s ukládáním, které jsou běžné u současné technologie jaderného štěpení.

Výzkum základní technologie tokamaku začal poprvé v 1960. letech 500. století pomocí modulů pro zadržování, které připomínaly prstencové koblihy. Tokamak Energy používá upravenou verzi, která je kulovitého tvaru, podobně jako jablko bez jader. Současným cílem společnosti je být schopen zahájit nasazení flotily malých elektráren, z nichž každá bude schopna dodávat do sítě 2030 megawattů do poloviny XNUMX. let XNUMX. století.

Kelsall říká, že malé rozměry „ne více než jednoho nebo dvou fotbalových hřišť“ v kombinaci s minimální radioaktivitou, odpadem a obavami o likvidaci umožní umístění závodů v populačních a průmyslových centrech nebo v jejich blízkosti, čímž se dramaticky sníží náklady a čas. zpoždění související s potřebou vybudovat velkou elektrickou přenosovou infrastrukturu.

Není divu, že Kelsall vidí energetické trhy jako zdaleka největší tržní příležitost – a potřebu – pro energii z jaderné syntézy. „Víme, že abychom splnili naše klimatické cíle, svět bude muset masivně elektrifikovat,“ říká. „Naše budoucí sítě také budou muset výrazně růst. Vidíme tedy, že trhy s elektřinou představují přibližně 60 % celkových adresných tržních příležitostí pro fúzi.“

Dekarbonizace těžko utlumitelných průmyslových odvětví, jako je ocel, chemikálie, cement a další, je druhou největší potenciální cenou fúze. "Často se to přehlíží, ale je to zásadní," říká Kelsall. "Vidíme to jako 30 % našeho cílového globálního trhu, spolu s možnostmi kombinované výroby tepla a elektřiny."

Ale co obnovitelné zdroje, vítr a slunce? „Náš názor je, že obnovitelné zdroje energie jsou stále opravdu důležité, ale výzvou, kterou máme, je, že samy o sobě nás nedostanou k cílům, které globálně potřebujeme,“ odpovídá Kelsall. „Tohle není jen o klimatu. Jde také o energetickou bezpečnost.

„Pokračující situace na Ukrajině nám připomněla, že nejde jen o snižování systémových nákladů, přičemž fúze funguje jako doplněk k obnovitelným zdrojům energie. Jde také o zajištění odolnosti, agilnosti a diverzifikace globálních dodávek energie, takže pokud dojde k výpadku jednoho zdroje energie, nejsme úplně v krizi. Je to dnešní svět, ve kterém si připomínáme, že energetická bezpečnost je národní bezpečností, a myslím, že řadě vlád to bylo připomenuto tvrdě. Evropa byla velmi exponovaná. Je to tedy otázka řešení klimatických cílů pomocí fúze, která představuje zásadní doplněk k obnovitelným zdrojům energie. Jde o energetickou bezpečnost. Jde o nižší náklady. Takže to je trilema – musí to být také cenově dostupné.“

Kelsall říká, že za dva roky, co se ujal funkce generálního ředitele v Tokamak Energy, zaznamenal dramatický nárůst zájmu investorů o sektor jaderné fúze. „Za posledních 12 měsíců došlo k velmi významnému, myslím hmatatelnému posunu v apetitu investorů a zájmu o fúzní prostor,“ říká. „Sektor měl v posledních letech více než 5 miliard dolarů kapitálových investic pocházejících od špičkových institucionálních, suverénních a strategických jmen, stejně jako od vlivných subjektů s velmi vysokým čistým jměním a energetických společností – často prostřednictvím jejich podnikových jednotek.“

Za velmi povzbudivé považuje také iniciativy vlád v Evropě a v poslední době i ve Spojených státech upřednostňovat financování výzkumu a vývoje souvisejícího s fúzí. „Opravdu respektujeme a obdivujeme ekosystém, který se v USA buduje. Měli jsme několik skvělých partnerství s University of Illinois a Princeton Plasma Physics Laboratory, Oak Ridge a dalšími a chceme v této cestě pokračovat,“ říká Kelsall.

„Vláda USA uznala, že fúze má geostrategický význam, a zahájila veřejný/soukromý program financování založený na milníku, který je obdobou předchozího programu, který nakonec přinesl SpaceX jako preferovaného dodavatele platforem pro orbitální doručování NASA. A dalším velkým pozitivem je samozřejmě zákon o snižování inflace, který zahrnoval 280 milionů dolarů ve financování přiděleném ministerstvu energetiky na pokrok ve výzkumu a vývoji jaderné syntézy.

Celkově vzato je to stále slibnější investiční prostředí pro ty, kdo se dnes zabývají výzkumem a vývojem energie z jaderné syntézy. Výzvou pro Tokamak Energy a další aspirující společnosti v oblasti jaderné syntézy je demonstrovat, že jejich příslušné technologie a procesy dokážou dosáhnout takových hodnot čistých energetických zisků, které je učiní škálovatelnými ekonomickým způsobem.

Jak říká Kelsall, je to závod s časem, který každým dnem roste na naléhavosti.