Tokamak Energy досягла температурного порогу для комерційного термоядерного синтезу

Технологічна компанія Tokamak Energy з Оксфорда досягла важливої віхи в дослідженнях термоядерного синтезу, що фінансуються з приватних джерел, після того, як її сферичний токамак ST-40 досяг температури 100 мільйонів ° C, що, за її словами, є порогом для комерційного термоядерного синтезу.

Протягом понад 75 років створення практичного термоядерного реактора залишалося, на жаль, недосяжним. Однак наслідки створення такої технології і її здатність постачати людство практично необмеженим запасом дешевої чистої енергії настільки змінюють правила гри, що вчені та інженери наполегливо продовжують займатися її розвитком.

Принцип ядерного синтезу відносно простий. Просто візьміть атоми водню і піддайте їх такому теплу і тиску, як всередині Сонця, досить довго, щоб вони злилися разом, щоб сформувати більш важкі атоми, і вони вивільнять величезну кількість енергії в процесі злиття.

На жаль, це легко уявити в теорії, але неймовірно складно здійснити на практиці. Простіше кажучи, збалансувати три основні фактори (тепло, тиск і час) для здійснення термоядерного синтезу не так вже й складно.

Насправді, під час Всесвітньої виставки в Нью-Йорку в 1964 році була організована виставка, на якій публіка могла спостерігати за роботою настільного термоядерного реактора в режимі реального часу протягом частки секунди. Відтоді головним завданням було придумати реактор, який міг би виробляти практичні кількості енергії в стабільному режимі і в кількостях, що перевищують кількість, необхідну для запуску реакції.

Одним з найбільш перспективних з них є реактор-токамак, вперше розроблений в Радянському Союзі в 1950-х роках. Базова конструкція являє собою порожнє кільце, оточене котушками, які створюють всередині магнітне поле.

Кільце у вигляді пончика містить вакуум, в який введені атоми водню. Магнітне поле стискає і стискає атоми, коли вони нагріваються до мільйонів градусів, позбавляючи їх електронів і перетворюючи їх на плазму, коли вони обертаються навколо кільця. Коли умови правильні, відбувається злиття.

Більшість реакторів токамак, побудованих за останні 70 років, були дослідницькими реакторами, фінансованими державою, які були зосереджені на вивченні поведінки водневої плазми і проблем, з якими зіткнеться будівництво практичного реактора.

Це означає, що подібні токамаки, як правило, дуже великі і дуже дорогі.

На іншому кінці шкали знаходяться реактори, що фінансуються з приватних джерел, такі як сферичний токамак ST40 компанії Tokamak Energy. У той час як урядові реактори вже досягли позначки в 100 мільйонів ° C, зробити це з набагато меншим комерційним реактором вартістю всього 70 мільйонів доларів і підтвердженням цього сторонніми спостерігачами є великим досягненням.

За заявою компанії, метою ST40 є концентрація на комерційних застосуваннях термоядерної енергії. Зокрема, зробити реактори економічно вигідними. З цієї причини токамак ST40 являє собою сферичний токамак.

Там, де звичайні токамаки мають великі торичні камери, сферичний реактор набагато компактніший і замінює всеохоплюючі магніти на ті, які зустрічаються в центрі камери у вигляді стійки. Це надає реактору сплюснуту форму, щось на зразок яблука. Це дозволяє магнітам розташовуватися ближче до потоку плазми, тому магніти менше і споживають менше енергії, але генерують більш інтенсивні магнітні поля.

Крім того, в ST40 використовуються високотемпеолог ні надпровідні (HTS) магніти, виготовлені з рідкоземельного оксиду барію і міді (REBCO) і сформовані у вигляді вузьких стрічок товщиною менше 0,1 мм.

Такі «високотемпеолог ні» магніти працюють при температурі від -250 до -200 ° C або приблизно при температурі рідкого азоту. Це робить охолодження магнітів реактора набагато дешевше, ніж у магнітів, які використовують рідкий гелій.

Ця установка дозволяє створити менший і простіший реактор, в якому плазма залишається набагато більш стабільною в умовах, що підтримують реакцію синтезу. Однак загальний тиск у реакторі менший, ніж у звичайних токамаках, а центральна колона вразлива для розпаду через плазму і потребує регулярної заміни.

В даний час компанія працює над більш досконалим реактором ST-HTS, який буде введений в експлуатацію через кілька років і надасть інформацію для проектування першої справжньої комерційної установки в 2030-х роках.

«Ми пишаємося тим, що домоглися цього прориву, який наближає нас на один крок до забезпечення світу новим, безпечним і безвуглецевим джерелом енергії», - сказав Кріс Келсалл, генеральний директор Tokamak Energy. "У поєднанні з магнітами HTS сферичні токамаки являють собою оптимальний шлях до досягнення чистої і недорогої комерційної термоядерної енергії. Наш наступний пристрій вперше об'єднає ці дві провідні світові технології і займе центральне місце в нашій місії з отримання дешевої енергії за допомогою компактних термоядерних модулів ".