Приватні компанії мають на меті продемонструвати робочі термоядерні реактори у 2025 році. Про це пише видання Science. Зазначається, що стартапи оптимістично налаштовані щодо досягнення енергетичної беззбитковості, а от науковці, дослідження яких фінансує держава, налаштовані більш скептично.
Автор пише, що більшість із десятків спроб, які підтримав венчурний капітал, не вийшли за рамки комп’ютерних прогнозів і невеликих прототипів. Але цього року кілька компаній представлять нові установки, які, за їхніми словами, незабаром приведуть іонізований газ, що кипить, до температур, сприятливих для синтезу.
Фізик Мішель Лаберж, засновник стартапу General Fusion вважає, що в наступні рік-два чимало дослідників досягнуть свого роду беззбиткових показників.
Для фізиків, які десятиліттями працювали в лабораторіях, що фінансуються державою, аби змусити термоядерний синтез працювати, такі графіки здаються надзвичайно оптимістичними і такими, що більше зумовлені потребами інвесторів, аніж науковою реальністю. «У моєму житті ніколи не було жодної установки, яку ми вмикали, і вона негайно працювала», — каже Стівен Коулі, директор Прінстонської лабораторії фізики плазми, головної лабораторії термоядерного синтезу Сполучених Штатів.
Автор статті Даніель Клері констатує: «Поки що, незважаючи на мільярди доларів інвестицій і десятиліття зусиль, лише американський Національний комплекс лазерних термоядерних реакцій (NIF), який подрібнює та нагріває крихітні капсули термоядерного палива потужними лазерами, досягнув беззбитковості». Зазначається, що інші зусилля, які фінансувались державою, були зосереджені на токамаках, які утримують плазму потужними магнітами та нагрівають її за допомогою мікрохвиль і пучків частинок. У цьому контексті як приклад такого підходу згадується міжнародний експериментальний термоядерний реактор (ITER) — гігантський токамак, який будується у Франції, проте він не почне працювати раніше наступного десятиліття.
Як зазначається в статті, уряди країн все ще підтримують цей напрямок досліджень — нещодавно Велика Британія оголосила про виділення 410 мільйонів фунтів стерлінгів на дослідження термоядерного синтезу. Але повільні темпи цих зусиль і попит на безвуглецеву енергію, спонукали багатьох дослідників шукати швидший шлях, який фінансується приватними інвесторами. Асоціація Fusion Industry повідомила, що у 2024 році нараховувала 45 членів, які загалом залучили понад 7 мільярдів доларів США. Отже стартапи сподіваються, що модель розвитку, типова для промисловості, дозволить їм перехопити зусилля уряду. Деякі фірми прагнуть виробляти менші та дешевші токамаки або їхні «близькі родичі» стеларатори, використовуючи передові технології: високотемпературні надпровідники та машинне навчання. Інші відродили такі методи, як FRC (конфігурація з оберненим полем).
«Нову установку General Fusion, яка отримала назву LM26, буде навесні запущено у Ванкувері (Канада), — розповідає Мішель Лаберж. — Вона почне стискати плазму з метою досягнути температури термоядерного синтезу — 100 мільйонів градусів Цельсія — до кінця року». Як зазначає фізик, LM26 буде стискати дейтерій, а не дейтерій-тритієву суміш, необхідну для виробництва енергії. За словами Лабержа, справжній термоядерний реактор від компанії не буде готовий принаймні до 2030-го року і потребуватиме набагато більше інвестицій.
Компанія Helion, що розташована поблизу Сіетла, проводить початкові випробування своєї останньої установки на базі FRC, які, як повідомляється, були завершені за кілька місяців. «Кінцева мета Polaris — показати, що ми можемо виробляти електрику з термоядерного синтезу», — каже речник Helion Джессі Бартон. Зазначається, що більшість проєктів термоядерних електростанцій передбачає використання тепла синтезу для кип’ятіння води та приводу турбіни. Але в електростанції Polaris передбачено генерувати електрику з допомогою індукції.
Стівена Коулі не переконують перспективи FRC. «Проблема з FRC полягає в тому, що вони нестабільні в більшості експериментів», — каже він. Але в компанії Helion впевнені в успіху. Зокрема, було підписано угоду з Microsoft про постачання електроенергії, яка буде отримана з допомогою термоядерного синтезу.
Массачусетський технологічний інститут і компанія Commonwealth Fusion Systems використовують більш традиційний підхід, створюючи компактний токамак під назвою SPARC. Незважаючи на те, що установка від CFS набагато менша за токамак ITER, передбачається, що вона повинна досягнути подібної продуктивності за незначну частку вартості ITER, яка перевищує 25 мільярдів доларів. Один із факторів — CFS вперше в галузі термоядерного синтезу покладається на високотемпературні надпровідники для створення надсильних магнітів.
Надпровідний матеріал — це крихка кераміка, з якої важко зробити дріт і намотати на котушки, необхідні для електромагнітів, тому CFS використовує сталеву стрічку, на яку напилюють надпровідники.
«Згідно з нашим поточним графіком, ми плануємо розпочати роботу в 2026 році та отримати чисту енергію в 2027 році», — каже фізик CFS Алекс Крілі.
Стівен Коулі скептично ставиться до таких перспектив «Надпровідна стрічка ніколи не була сформована в такі великі магніти, і він підозрює, що CFS буде важко досягти необхідних полів», — вважає фізик.
Автор статті зауважує, що інші компанії, які використовують технології різного рівня зрілості, також встановили «агресивні» графіки, але термоядерний синтез має звичку руйнувати будь-які плани. Стівен Коулі зазначає, що NIF витратив більше десяти років на вдосконалення своїх методів для досягнення термоядерного запалювання.
Фото – Erik Andersen/General Fusion
Оригінал статті — https://www.science.org/…/private-companies-aim…