Новая концепция термоядерного реактора представлена в Великобритании

Путь к термоядерной энергии: Демонстрационная установка термоядерного синтеза

General Fusion строит первую в своем роде демонстрационную установку Fusion (FDP), чтобы продемонстрировать технологию Magnetized Target Fusion (MTF) Фото generalfusion.com

Канадская компания, одна из тех, кто делает ставку на альтернативные подходы к термоядерной энергетике, объявила сегодня, что в следующем году начнет строительство экспериментальной электростанции в Соединенном Королевстве. По словам Кристофера Маури, генерального директора, финансируемая правительством Великобритании электростанция на 70% от размера, необходимого для коммерческой электростанции, не будет генерировать энергию, а скорее продемонстрирует жизнеспособность подхода компании к термоядерному синтезу. General Fusion, базирующаяся в Ванкувере. “Это первое значительное государственно-частное партнерство в рамках слияния”, – говорит Маури.

Экспериментальная установка обойдется в несколько сотен миллионов долларов и будет построена на территории кампуса Агентства по атомной энергии Великобритании за пределами Оксфорда, где также находится Калемский центр термоядерной энергии, который управляет Совместным европейским Тором—крупнейшим в мире работающим термоядерным реактором, Мегаамперный сферический токамак в Соединенном Королевстве.

Сторонники Fusion приветствовали объявление 19-летней компании, которая привлекла 300 миллионов долларов из государственных и частных источников. “General Fusion является ключевым игроком в растущей индустрии термоядерного синтеза”, – говорит Мелани Уиндридж, директор Британской ассоциации индустрии термоядерного синтеза. Они привлекли значительные инвестиции для своей концепции намагниченного целевого термоядерного синтеза, и мы с нетерпением ждем, когда их демонстрационная установка по термоядерному синтезу оживет.

На протяжении десятилетий термоядерный синтез, источник энергии для звезд, привлекал исследователей и инвесторов обещанием безуглеродной энергии, производимой из большого количества топлива. Проблема в том, что требуются огромные температуры и давление, чтобы заставить ядра водорода преодолеть их взаимное отталкивание и слиться с гелием в реакции, которая высвобождает энергию. Ни один термоядерный реактор еще не работал достаточно долго или достаточно эффективно, чтобы генерировать больше энергии, чем он потребляет для поддержания реакции.

Ожидается, что ITER, гигантский международный реакторный проект во Франции, станет первым, кто получит этот “энергетический выигрыш”. Устройство использует огромные сверхпроводящие магниты для удержания ионизированного газа или плазмы в сосуде в форме пончика, пока он нагревается микроволнами и пучками частиц. Но проект стоимостью более 20 миллиардов долларов продвигается  с ледниковой скоростью: его планируется запустить в 2025 году, но демонстрация увеличения энергопотребления ожидается не раньше 2035 года. Это открыло пространство для гибких стартапов, чтобы попытаться достичь этого быстрее. с помощью других техник.

Общее слияние использует подход, называемый слиянием намагниченных мишеней. Инжектор генерирует петлю плазмы, похожую на кольцо сигаретного дыма, которое своим вихревым движением создает магнитное поле, удерживающее облако частиц вместе. В течение короткого срока существования плазменного кольца оно сжимается до температуры и давления, при которых должен произойти термоядерный синтез.

Компания годами совершенствовала свой плазменный инжектор и утверждает, что теперь он может генерировать кольца, с продолжительностью жизни десятки миллисекунд – эон для таких облаков частиц и это более чем достаточно времени для слияния. Мы можем сделать лучшую автономную плазму в мире, – хвастается Маури. Конкурирующая компания TAE Technologies также полагается на плазменные кольца и может поддерживать их в течение аналогичного периода времени. Но вместо того, чтобы сжимать свои кольца, компания поддерживает и нагревает их пучками частиц.

С помощью экспериментальной установки General Fusion хочет продемонстрировать преимущества своего подхода, основанного на сжатии. Плазменное кольцо запускают в камеру, облицованную слоем вращающегося жидкого лития, используемого для поглощения частиц высокой энергии, испускаемых термоядерным синтезом, которые в противном случае могли бы повредить реактор. Когда плазма достигает центра камеры, сотни пневматических поршней ударяют по внешней стенке реактора точно синхронизированными импульсами, которые толкают литий внутрь и сферически сжимают плазму до точки воспламенения. Коммерческий реактор должен был бы сжимать свежие плазменные кольца импульсами каждые несколько секунд, чтобы генерировать экономичное количество энергии.

Цель экспериментальной установки – достичь температуры плавления более 100 миллионов градусов Цельсия и показать, что весь процесс может быть экономичным, сказал Маури. Он будет использовать относительно инертное топливо, изготовленное из чистого дейтерия, изотопа водорода с одним нейтроном, вместо смеси дейтерия и трития, которую мог бы использовать полноразмерный промышленный энергетический реактор. Это позволяет избежать использования редкого радиоактивного трития и справиться с избыточным теплом и генерируемой радиоактивностью. Работающий реактор будет производить свой собственный тритий, используя излучение от реакции синтеза, чтобы разрушить часть литиевой оболочки.

По словам Маури, если экспериментальная установка сможет сжимать плазму до 100 миллионов градусов Цельсия достаточно долго и с достаточной плотностью, то термоядерный синтез будет работать. “Мы находимся внутри базы знаний”, – говорит он. Создавая установку, компания уделяет больше внимания практичности и экономичности.

Читайте также: