A Tokamak Energy vezérigazgatója ígéretes napokat lát a nukleáris fúzió előtt

A nukleáris fúzió fejlődésével kapcsolatos összes közelmúltbeli hírrel, beleértve az Energiaügyi Minisztérium bejelentését, miszerint a Lawrence Livermore National Laboratory tudósai nettó energianyereséggel hozták létre a fúziós reakciót, ez a lehetőség a közelmúltban felmerült, hogy interjút készítsünk Chris Kelsall-lal, a Tokamak Energy vezérigazgatójával. , véletlennek tűnt.

Kelsall egy pénteki e-mailben „lenyűgöző eredménynek” nevezte a DOE bejelentését. Versenyfutást folytatunk az idővel, hogy fokozatosan kivonjuk a fosszilis tüzelőanyagokat, és a fúziót globálisan elérhető megoldássá tegyük a világ energiaszükségletére. Az ilyen jellegű előrehaladás nagyszerű az ipar számára, mivel egyre több magán- és állami befektetés áramlik a fúziós technológiába.”

Interjúnk során, amelyet a DOE bejelentése előtt készítettünk, Kelsall rámutatott, hogy a Livermore által a múlt héten közölt határérték nettó energianyereség (3.15 megajoule energiakibocsátás 2.05 megajoule bemenetről) azonban töredéke a nagyságrendnek. nettó energianyereség, amelyet végül el kell érni ahhoz, hogy a fúziós technológia valóban méretezhető legyen.

„Ez nem csak a nettó energianyereség bizonyításáról szól” – mondta nekem. „A tudósok Q nagyobbnak nevezik, mint egy. Ez nem elégséges feltétel a kereskedelmi fúziós energia számára. Valójában legalább tíznél nagyobb Q-hoz kell eljutnunk. „A 25-ös Q-értékre törekszünk az optimális kereskedelmi fúzió érdekében, hogy állandó energiaforrást biztosítsunk az otthonok és az ipar számára.”

Kelsall szerint a vállalat azon az úton halad, hogy a 2030-as évek elejére bemutassa a tiszta, hálózatra kész energiát. „A gömb alakú tokamak jelentős hatékonysági előnyökkel rendelkezik a költséghatékony fúziós energia felé vezető úton a kompakt erőművekben, amelyeket globálisan kell alkalmazni. Technológiánk erős mágneses mezőket használ, hogy a plazmát – a fúziós üzemanyagot – egy gömb alakú tokamakban tárolja, amely folyamatos teljesítményt biztosít. Most az ST80-HTS fejlett prototípus fúziós eszközünk és kísérleti üzemünk, az ST-E1 kritikus know-how-jának fejlesztésére összpontosítunk, miközben azon dolgozunk, hogy tiszta, biztonságos és alacsony költségű fúziót biztosítsunk mindenki számára.”

Az Oxfordtól délre és Londontól nyugatra fekvő Milton Parkban található Tokamak Energy céget 2009-ben alapították. „Az irodánktól északra található Culham kutatólaboratóriumok kiválása volt” – mondja Kelsall. „A laborok az Oxfordi Egyetemhez kapcsolódnak, és meglehetősen hosszú, több évtizedes múltra tekint vissza a fúziós technológia kutatásában. Szóval 13 évesek vagyunk. Néhány évvel ezelőttig csak pár tucat emberünk volt. Jelenleg több mint 230 emberünk van, és több mint 20 nemzetiségű munkatársunk van, különböző típusú fizikusok, különböző típusú mérnökök.”

A Tokamak Energy üzleti tevékenysége két kulcsfontosságú technológia köré összpontosul: A cég által létrehozott egyedi gömb alakú Tokamak elszigetelési rendszer; és a funkciójának szerves részét képező magas hőmérsékletű szupravezető (HTS) mágnesek. A „tokamak” szó a „toroidális kamra mágneses tekercsekkel” orosz mozaikszóból származik. A legegyszerűbb megfogalmazásban ez egy olyan nukleáris reakció létrehozására és megfékezésére tervezett eszköz, amely szimulálja a Napban és az összes többi csillagban végbemenő plazmafúziót.

A szupravezető mágneseket úgy tervezték, hogy szimulálják a Nap masszív gravitációs mezőjét, és korlátozzák a plazmát. A plazma egy gáznemű hidrogén-üzemanyag túlhevítésével jön létre, amíg elektromos töltésű plazmát nem képez, az anyag negyedik halmazállapotát, amely nem szilárd, nem folyékony vagy nem gáz. Az így létrejövő magfúziós reakció csak egy kis radioaktív jelet hoz létre, amely nem jelent hosszú távú, nagy aktivitású hulladékot vagy kapcsolódó ártalmatlanítási problémákat, amelyek a jelenlegi maghasadási technológiára jellemzőek.

Az alapvető tokamak technológiával kapcsolatos kutatások először az 1960-as években kezdődtek, gyűrűs fánkra emlékeztető elválasztó modulok segítségével. A Tokamak Energy egy módosított változatot használ, amely gömb alakú, hasonló a kimagozott almához. A vállalat jelenlegi célja, hogy a 500-as évek közepére megkezdhesse a kis alapterületű erőművek flotta telepítését, amelyek mindegyike 2030 megawattot képes a hálózatba juttatni.

Kelsall szerint a „legfeljebb egy vagy két futballpálya méretű” kis helyigénye, valamint a minimális radioaktivitás, hulladék és ártalmatlanítási aggályok lehetővé teszik az üzemek lakossági és ipari központok közelében vagy azok közelében történő elhelyezését, így drámai módon csökkentve a költségeket és az időt. nagy elektromos átviteli infrastruktúra kiépítésének szükségességével kapcsolatos lemaradások.

Nem meglepő, hogy Kelsall az energiapiacokat tekinti a fúziós energia messze legnagyobb piaci lehetőségének – és szükségletének. „Tudjuk, hogy éghajlati céljaink eléréséhez a világnak nagymértékben villamosítania kell” – mondja. „Jövőbeni hálózatainknak is jelentősen növekedniük kell. Tehát azt látjuk, hogy az energiapiacok a teljes megcélozható fúziós piaci lehetőség körülbelül 60%-át teszik ki.”

A nehezen csökkenthető ipari ágazatok, például az acél, a vegyipar, a cement és egyebek szén-dioxid-mentesítése a fúzió második legnagyobb lehetséges nyereménye. „Gyakran figyelmen kívül hagyják, de kulcsfontosságú” – mondja Kelsall. „Úgy látjuk, hogy ez a globális célpiacunk 30%-a, a kapcsolt hő- és villamosenergia-lehetőségek mellett.”

De mi a helyzet a megújuló energiákkal, a szél- és a napenergiával? „Az a nézetünk, hogy a megújulók továbbra is nagyon fontosak, de az a kihívás, hogy önmagukban nem jutunk el a globálisan szükséges célokhoz” – válaszolja Kelsall. „Ez nem csak az éghajlatról szól. Ez az energiabiztonságról is szól.

„A jelenlegi ukrajnai helyzet emlékeztetett bennünket arra, hogy nem csak a rendszerköltségek csökkentéséről van szó, hanem a fúzió a megújuló energiaforrások kiegészítéseként működik. Ez azt is jelenti, hogy rugalmasságot, mozgékonyságot és diverzifikációt biztosítunk a globális energiaellátásban, hogy ha az egyik energiaforrás megszűnne, ne kerüljünk teljesen válságba. Ez egy olyan világ, amelyben emlékeztetnek bennünket arra, hogy az energiabiztonság nemzetbiztonság, és azt hiszem, több kormányt is emlékeztettek erre. Európa nagyon lelepleződött. Tehát arról van szó, hogy az éghajlati célokat a fúzióval kell-e elérni, amely döntően kiegészíti a megújuló energiaforrásokat. Az energiabiztonságról van szó. Az alacsonyabb költségekről van szó. Tehát ez a trilemma – ennek is megfizethetőnek kell lennie.”

A Tokamak Energy vezérigazgatói posztjának betöltése óta eltelt két év alatt Kelsall elmondása szerint drámai módon megnőtt a befektetők érdeklődése a nukleáris fúziós szektor iránt. „Az elmúlt 12 hónapban nagyon jelentős, szerintem érezhető inflexió volt a befektetői étvágyban és a fúziós terület iránti érdeklődésben” – mondja. „Az elmúlt években a szektorban több mint 5 milliárd dollárnyi tőkebefektetés érkezett vezető intézményi, szuverén vagyon- és stratégiai nevektől, valamint rendkívül magas nettó vagyonú befolyásolóktól és inkumbens energiaszolgáltatóktól – gyakran kockázati egységeiken keresztül.”

Nagyon biztatónak tartja továbbá az európai és újabban az Egyesült Államok kormányainak azon kezdeményezéseit, amelyek a fúzióval kapcsolatos kutatás és fejlesztés finanszírozását helyezik előtérbe. „Nagyon tiszteljük és csodáljuk az Egyesült Államokban kialakuló ökoszisztémát. Nagyszerű együttműködésünk volt az Illinoisi Egyetemmel és a Princeton Plasma Physics Laboratory-val, az Oak Ridge-vel és másokkal, és folytatni akarjuk ezt az utat” – mondja Kelsall.

„Az Egyesült Államok kormánya felismerte, hogy a fúzió geostratégiai jelentőséggel bír, és elindított egy köz-/magán-, mérföldkő-alapú finanszírozási programot, amely egy korábbi program analógja, amely végül a SpaceX-et eredményezte, mint a NASA által kedvelt orbitális szállítási platformok szállítóját. A másik nagy pozitívum pedig nyilvánvalóan az inflációcsökkentési törvény, amely 280 millió dollárt tartalmazott az Energiaügyi Minisztérium számára a fúziós kutatás és fejlesztés előmozdítására.”

Összességében ez egy egyre ígéretesebb befektetési környezet azok számára, akik ma a fúziós energia kutatásával és fejlesztésével foglalkoznak. A Tokamak Energy és más feltörekvő fúziós társaságok számára az a kihívás, hogy bemutassák, saját technológiáikkal és eljárásaikkal olyan nagyságrendű nettó energianyereség érhető el, amely gazdaságilag skálázhatóvá teszi őket.

Ahogy Kelsall mondja, ez egy versenyfutás az idővel, amely napról napra egyre sürgetőbbé válik.