В поисках практического применения: от идеи к реальности
Некоторые стартапы, напротив, фокусируются на том, чтобы применить уже хорошо изученные технологии, такие как токамак и стелларатор, для создания коммерчески жизнеспособных проектов. И здесь можно увидеть первые признаки прогресса. Недавно компания Commonwealth Fusion, работающая над демонстрационным токамаком в Массачусетсе, начала строить систему охлаждения для сверхпроводящих магнитов, что является важным шагом к запуску термоядерного синтеза. Другие компании, работающие над стелларатором, также проводят значимые проверки своих концепций.
Токамак — испытания на пути к синтезу
Токамак представляет собой термоядерную камеру в форме бублика, в которой с помощью интенсивных магнитных полей удерживается и сжимается плазма. Хотя уже было построено несколько токамаков, ИТЭР — крупнейший проект, который, как предполагается, будет генерировать больше энергии, чем потребляется для его работы — столкнулся с множеством задержек и, вероятно, достигнет своего полного потенциала не раньше 2040-х годов.
Тем не менее, ещё в 2015 году группа физиков подсчитала, что использование высокотемпературных сверхпроводников может позволить создать более компактный токамак, подобный ИТЭР, который будет легче собрать. Эта идея была коммерциализирована в компании Commonwealth Fusion.
Сегодня компания строит токамак, который должен достичь термоядерного синтеза, но при этом не слишком велик и не имеет полного набора оборудования для выработки электроэнергии. Новый объект, SPARC, находится на стадии строительства: большая часть вспомогательных сооружений уже готова, а сверхпроводящие магниты уже построены. В конце марта компания сделала важный шаг, установив первый компонент токамака — основание криостата, которое будет поддерживать охлаждение магнитов.
Алекс Крили, директор по операциям в Commonwealth Fusion, отметил, что материалы для криостата должны выдерживать температуру около 20 Кельвинов и воздействие нейтронов. К счастью, для этой задачи подходит нержавеющая сталь. Криостаты также должны быть способны выдерживать экстремальные температурные градиенты, что требует высокой точности в проектировании.
Завершение строительства криостата ожидается через год, а ввод оборудования в эксплуатацию займёт ещё год. Эксперименты по термоядерному синтезу запланированы на 2027 год. Хотя ИТЭР, вероятно, столкнется с постоянными задержками, Крили уверен, что сохранение плотного графика у Commonwealth Fusion имеет ключевое значение.
Стержень прогресса: стеллараторы
На другом конце спектра находится стелларатор — альтернативный подход, при котором создаются сложные магнитные поля для стабильного поддержания плазмы. В отличие от токамака, стелларатор может обеспечивать более устойчивый термоядерный синтез. В Германии находится Wendelstein 7-X, крупнейший стелларатор, чьи магниты сложной формы требуют высокой точности.
Но несколько компаний решили попробовать применить этот принцип для коммерциализации. Одна из них, Type One Energy, проделала значительную работу, обосновав физику стелларатора. Компания сотрудничает с Национальной лабораторией Оук-Ридж и планирует построить демонстрационный реактор на территории бывшей электростанции, использовавшей ископаемое топливо. Как и Commonwealth Fusion, Type One Energy будет демонстрировать не только технологию, но и возможности для учебных исследований.
Другой игрок, Thea Energy, занимается упрощением конструкции магнитов для стелларатора с помощью продвинутого программного обеспечения. Это позволит создавать более простые и дешевые устройства, которые будут легче заменять и обслуживать на действующих электростанциях. Thea Energy также использует высокотемпературные сверхпроводники для своих магнитов, и плоская матрица меньших магнитов заменит более сложные трёхмерные магниты, используемые в Wendelstein.
Компания уже выпустила результаты тестов магнитной матрицы, а также планирует построить тестовый стелларатор, который будет работать на дейтерий-дейтериевом синтезе, менее эффективном, чем дейтерий-тритиевый. Однако в конструкции будет использоваться слой лития, который будет генерировать тритий при бомбардировке нейтронами, создавая потенциальный источник топлива для будущих станций.
Перспективы и вызовы
Никто не ожидает, что коммерческие термоядерные электростанции начнут работать в ближайшее десятилетие. Возможно, они появятся в 2030-х годах, одновременно с первыми реакторами деления нового поколения. В условиях активного роста производства возобновляемых источников энергии трудно предсказать, как будет выглядеть энергетический рынок в то время.
Однако компании, такие как Commonwealth Fusion, Type One Energy и Thea Energy, продолжают разрабатывать и тестировать технологии термоядерного синтеза. Их проекты — это не просто эксперименты, а важные шаги на пути к созданию безопасных и устойчивых источников энергии. И хотя это будет долгий путь, неизбежно появятся новые возможности для коммерциализации и применения термоядерной энергии, что в будущем может радикально изменить глобальную энергетику.
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
