Стартапы ядерного синтеза с оптимизмом смотрят на использование почти безграничных запасов энергии, но путь к коммерциализации остается неясным.
| Марвин Адамс из Национальной администрации по ядерной безопасности держит цилиндр, который, по его словам, похож на тот, который использовался для прорыва в исследованиях термоядерного синтеза, во время пресс-конференции 13 декабря 2022 года в Вашингтоне, округ Колумбия. (Фото: yahoo.com) |
Перспективы получения энергии ядерного синтеза уже давно отстают от реальности.
Широко рассматриваемая как технология Святого Грааля из-за ее потенциала для получения почти безграничного количества чистой энергии, невозможность получить термоядерную энергию в сеть, несмотря на десятилетия исследований, привела к распространенной шутке: энергия термоядерного синтеза всегда появится через 30 лет.
Но этот график может наконец сократиться благодаря недавним технологическим прорывам и увеличению капитала частных инвесторов, включая Билла Гейтса, Джеффа Безоса и Сэма Альтмана. По данным Ассоциации индустрии термоядерного синтеза (FIA), на сегодняшний день отрасль привлекла финансирование на сумму более 6 миллиардов долларов, при этом такие компании, как Google (GOOG) и Chevron (CVX), входят в растущий список спонсоров.
«Раньше правительство всегда инвестировало в Министерство энергетики или другие правительства по всему миру», — сказал Yahoo Finance генеральный директор FIA Эндрю Холланд. «Ну, теперь частная промышленность, частный бизнес, стартапы говорят: «Что нам нужно спроектировать с самого начала?» Как мы создаем дизайн для коммерческого применения?» Это требует некоторых других расчетов».
«Совершенно новый источник энергии»
Энергия термоядерного синтеза считается переломным моментом во многом из-за того, как генерируется источник энергии. В отличие от ядерного деления, которое происходит, когда нейтрон врезается в более крупный атом, разделяя его на две части, термоядерный синтез происходит путем разделения двух атомов и их столкновения с образованием более тяжелого атома.
Процесс термоядерного синтеза — это тот же процесс, который питает Солнце и другие звезды. Что еще более привлекательно для исследователей, так это то, что термоядерный синтез не приводит к образованию ядерных отходов, которые можно было бы использовать в качестве оружия.
«В случае успеха развитие термоядерной энергии может затмить даже ИИ с точки зрения его значения для человечества», — сказал Дэвид Каллауэй, основатель Callaway Climate Insights. «Мы говорим о совершенно новом источнике энергии».
Несмотря на ажиотаж вокруг его потенциала, технологические прорывы в основном ограничивались государственными исследовательскими лабораториями.
В 2022 году исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса достигли воспламенения, что стало важной вехой, продемонстрировавшей, что можно генерировать больше энергии, чем количество энергии, необходимое для создания реакции термоядерного синтеза. Но этот прирост энергии длился менее одной миллиардной доли секунды. Сейчас исследователи стремятся расширить эту плазменную реакцию, чтобы ее можно было поддерживать для коммерческого использования.
В гонке за коммерциализацией термоядерного синтеза остаются проблемы
Сейчас более 40 стартапов стремятся стать первыми, кто коммерциализирует термоядерный синтез. Базирующаяся в Вашингтоне компания Helion Energy поставила одну из самых агрессивных целей, подписав коммерческое соглашение с Microsoft (MSFT) на поставку электроэнергии, вырабатываемой методом термоядерного синтеза, в течение четырех лет. Между тем, компания Commonwealth Fusion Systems, поддерживаемая Массачусетским технологическим институтом и получившая финансирование от компании Гейтса Breakthrough Energy Ventures, Джеффа Безоса и Ричарда Брэнсона, стремится запустить коммерческий завод к 2030-м годам.
По оценкам Bloomberg Intelligence, стоимость термоядерной энергии, вероятно, вырастет до 40 триллионов долларов, если она будет охватывать всего 1% мирового производства гигаватт энергии.
«Что мы действительно знаем, так это то, что у нас есть очень целенаправленный набор целенаправленных экспериментов и исследовательских усилий, проводимых по всему миру и пытающихся решить оставшиеся проблемы», — сказал Дэвид Пейс, заместитель директора Национального термоядерного комплекса DIII-D. где находится крупнейшая в стране установка магнитного синтеза, финансируемая Министерством энергетики. «Проблемы очень сосредоточены на проблемах, которые мешают нам строить объекты, которые производят чистую энергию, а затем объекты, которые преобразуют эту чистую энергию в электричество».
| Общий вид круглого биощита внутри строительной площадки Международного термоядерного экспериментального реактора в Сен-Поль-ле-Дюранс, Франция, 7 ноября 2019 года. (Фото: yahoo.com) |
Правительства также увеличивают финансирование, чтобы ускорить коммерциализацию. Правительство США выделило рекордные 1,48 миллиарда долларов на исследования в области термоядерного синтеза только в своем бюджете на 2024 год. А во Франции, где находится крупнейший в мире термоядерный реактор, известный как ИТЭР, 35 стран объединили усилия для строительства объекта, стоимость которого оценивается примерно в 20 миллиардов долларов.
Но путь вперед далеко не ясен, включая процесс, посредством которого термоядерная энергия, вероятно, будет коммерциализирована. Например, на таких объектах, как ИТЭР и DIII-D, используются машины в форме пончика, известные как токамаки, которые используют мощные магниты для удержания и изоляции плазмы, чтобы температура была достаточно высокой для того, чтобы произошла реакция термоядерного синтеза. Прорыв в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса был достигнут благодаря использованию лазеров.
Эксперты говорят, что ключом к коммерциализации, помимо поддержания чистого прироста энергии, является быстрое строительство меньших по размеру и менее дорогих реакторов. В последнем отчете FIA 25 компаний выразили оптимизм по поводу того, что первая термоядерная установка будет поставлять электроэнергию в сеть до 2035 года.
Стремление к коммерциализации термоядерного синтеза привело к возобновлению актуальности поиска надежного источника чистой энергии перед лицом изменения климата, поскольку правительства стремятся ограничить глобальное потепление 1,5 градусами Цельсия.
На последней конференции ООН по изменению климата бывший посланник Белого дома по вопросам климата Джон Керри изложил рамки международного сотрудничества для ускорения развития термоядерной энергетики, признав при этом «научные и инженерные проблемы».
«Других вариантов не так много. Нам нужно во что-то инвестировать», — сказал Каллауэй. «Мы должны, так сказать, бросить вызов технологиям, чтобы попытаться решить эту проблему, которая настраивает нефтяные и газовые интересы и страны друг против друга в ответ на изменение климата. Так что мы увидим больше разговоров о термоядерном синтезе».
No comments:
Post a Comment