Kaksi Brittiyhtiötä, jotka ovat varmoja ydinfuusion läpimurrosta
kaksi pientä Brittiyhtiötä uskoo olevansa läpimurron partaalla, joka on vältellyt tutkijoita yli 60 vuotta-tuottaa puhdasta, halpaa energiaa valjastamalla ydinfuusioreaktion, joka antaa virtaa auringolle.
1950-luvulta lähtien jatkuneiden fuusiovoiman kehittämispyrkimysten epäonnistuminen on tahrannut yritystä väitteillä, että se on typerää puuhaa. Mutta tämä ei ole estänyt sijoittajia tukemasta tutkijoita, jotka työskentelevät aivan eri lähestymistapojen parissa kahdessa yksityisessä laboratoriossa Oxfordshiressä.: Tokamak Energy ja First Light Fusion.
molemmat ovat asettaneet kunnianhimoiseksi tavoitteekseen tuottaa toimiva reaktori, joka on valmis kaupallistettavaksi vuoteen 2030 mennessä, 10 vuotta aikaisemmin kuin lähellä oleva Yhdistyneen kuningaskunnan Atomienergiavirasto, joka johtaa valtion rahoittamaa fuusio-ohjelmaa.
UKAEA rakensi jo 1950-luvulla Zeta-fuusioreaktorin, jota tervehdittiin tuolloin brittiläisenä teknologisena voittona, joka tarjosi rajatonta voimaa liian halvalla mitattavaksi. Zeta suljettiin vuonna 1968 epäonnistuttuaan hyötyenergian tuottamisessa.
viimeaikaiset tekniset edistysaskeleet ovat kuitenkin vakuuttaneet sijoittajat pumppaamaan 50 miljoonaa puntaa Tokamak Energyyn ja vielä 25 miljoonaa puntaa First Light Fusioniin.
samaan aikaan ukaea työstää culhamin tiedekeskuksessaan uuden sukupolven fuusioreaktoreita, jotka kaikki perustuvat Neuvostoliitossa 1950-luvulla syntyneeseen ”tokamak” – suunnitteluun. Tämä pyöreä reaktioastia pitää polttoaineen-superkuumasta deuteriumista ja tritiumista koostuvan plasman – paikallaan voimakkailla magneeteilla, samalla kun se nostaa lämpötilansa yli 100mC: n, niin että atomiytimet fuusioituvat ja vapauttavat valtavia määriä energiaa.
UKAEA työstää seuraavan sukupolven koereaktorinsa suunnittelua, joka tunnetaan nimellä Step (pallomainen Tokamak energiantuotantoon), johon hallitus ilmoitti 220 miljoonan punnan julkisista investoinneista juuri ennen parlamenttivaaleja. Pääministeri Boris Johnson innostui teknologiasta vaalikampanjan aikana ja vaikutti henkilökohtaisesti sitoutuneelta pitämään kiinni siitä, mitä hän kutsui Britannian ”globaaliksi johtoasemaksi” fuusiotutkimuksessa.
”Porrasreaktori on innovatiivinen suunnitelma kaupallisesti toimivaksi fuusiovoimalaitokseksi, joka tarjoaa realistiset mahdollisuudet rakentaa voimalaitos vuoteen 2040 mennessä”, sanoi Ukaea: n toimitusjohtaja Ian Chapman.
mutta Oxfordshiren yksityisillä fuusioyhtiöillä on kunnianhimoisemmat aikataulut. UKAEA: sta vuonna 2009 irronnut Tokamak Energy, joka työllistää 80 ihmistä läheisessä Miltonissa, on valmis ottamaan seuraavan askeleen lämmitettyään sp40-reaktorinsa plasman 15mc: hen. ”Olemme kurssissa kohti 100mC: tä, lämpötilaa, jossa fuusio voisi alkaa, ensi maaliskuuhun mennessä”, sanoi varatoimitusjohtaja David Kingham.
Tokamak Energyn tavoite on todella tuottaa fuusiovoimaa vuoteen 2025 mennessä ja saada kaupallinen tehdas valmiiksi vuoteen 2030 mennessä. ”Ymmärrämme, että hallituksen laboratorioiden on oltava varovaisempia aikatauluissaan”, Kingham sanoi. ”Suunnittelemme, että meillä on 150mW laite, jonka voimme lisensoida ihmisille, jotka ovat hyviä rakentamaan voimalaitoksia.”
Oxfordin yliopistosta vuonna 2011 kehrätty First Light Fusion on uraauurtava aivan toisenlainen lähestymistapa. Sen sijaan, että reaktantit jäisivät voimakkaaseen magneettikenttään ja ne superlämmittyisivät, se pyrkii saavuttamaan ääriolosuhteet, joita fuusion käynnistäminen vaatii, ampumalla suuren määrän pieniä kuparipanoksia samanaikaisesti hypersoonisella nopeudella pieneen kapseliin, joka sisältää deuteriumia ja tritiumpolttoainetta.
”vaikka magneettifuusio on kuin uuni, joka on aina päällä, ammuksemme fuusio on pulssimainen prosessi, joka siirtää energiaa jokaisesta laukauksesta nestemäiseen litiumjäähdytykseen”, First Lightin toimitusjohtaja Nick Hawker sanoi.
hän sanoi odottavansa osoittavansa alkuvuodesta 2020, että järjestelmä saavuttaa fuusion ja tähtää Graalin maljaan eli ”gainiin”, jolloin reaktori tuottaa enemmän energiaa kuin käytetään reaktion käynnistämiseen vuoteen 2024 mennessä. First Light työskentelee jo insinööritoimisto Mott MacDonaldin kanssa kaupallisen reaktorin suunnittelussa, tavoitteena saada fuusiolaitos sähköverkkoon 2030-luvun alkuun mennessä.
”tuen vahvasti yksityisiä fuusioyhtiöitä ja UKAEA on sitoutunut työskentelemään niiden kanssa kehittääkseen niiden teknologiaa”, Chapman sanoi. ”Fuusiolupaus on niin valtava, että muotoilussa on aina paikka innovaatioille.”
sillä välin UKAEA hallinnoi edelleen maan osallistumista suurissa kansainvälisissä fuusioprojekteissa. Culhamissa toimii Joint European Torus tai JET, maailman suurin ja voimakkain tokamak ja EU: n fuusiotutkimusohjelman keskus.
JET on toiminut vuodesta 1983. Huippuhetki koettiin vuonna 1997, kun se sai polttoaineekseen deuterium-tritium-reaktioseoksen ja saavutti 16 megawatin fuusiotehon maailmanennätyksen vuonna 1997, vaikka se oli vähemmän kuin plasman lämmittämiseen käytetty energia.
viime vuosina jetillä tehdyt kokeet ovat avustaneet ITERin suunnittelussa ja rakentamisessa.ITER on suurikokoinen fuusiokone, jonka reaktioalus on 10 metriä korkea (verrattuna 4,3 metriä Jetiin).
viivästykset ja kustannusylitykset vaivaavat — nykyinen arvio on 22 miljardia dollaria — ITERin on nyt määrä aloittaa toimintansa vuonna 2025. Aikataulun mukaan jetin on toimittava ainakin vuoteen 2024, mukaan lukien deuterium-tritium-polttoaineella suoritettavat lisäajot, vaikka ohjelma riippuu Britannian Brexitin jälkeisestä suhteesta EU: hun ja Euratomiin.
vaikka kukaan ei tiedä tarkalleen, milloin kaupallinen fuusiovoima saapuu — ja missä muodossa — Herra Chapman ilmaisi täyden luottamuksensa sen mahdolliseen saapumiseen. ”Meillä tulee olemaan fuusio”, hän sanoi, ” ja Oxfordshire on tiiviisti mukana sen toteuttamisessa.”