Két brit vállalat bízik a nukleáris fúzió áttörésében

két kis brit vállalat úgy véli, hogy egy olyan áttörés küszöbén állnak, amely több mint 60 éve elkerülte a tudósokat — tiszta, olcsó energiát szolgáltatva a napot működtető nukleáris fúziós reakció felhasználásával.

az 1950-es évek óta a fúziós energia fejlesztésére irányuló folyamatos kísérletek kudarca miatt a vállalkozás beszennyeződött azzal, hogy azt állítja, hogy bolond küldetés. De ez nem tántorította el a befektetőket attól, hogy támogassák az Oxfordshire-i két magánlaboratóriumban egészen más megközelítéseken dolgozó tudósokat: Tokamak Energia és első Fényfúzió.

mindketten azt az ambiciózus célt tűzték ki, hogy 2030-ra egy működő reaktort állítsanak elő kereskedelmi forgalomba, 10 évvel korábban, mint a közeli Brit atomenergia-hatóság, amely az államilag finanszírozott fúziós programot működteti.

Az 1950-es években az UKAEA megépítette a Zeta fúziós reaktort, amelyet akkoriban brit technológiai diadalként üdvözöltek, amely korlátlan energiát kínál, túl olcsó a méréshez. A Zeta 1968-ban bezárt, mivel nem tudott hasznos energiát előállítani.

a legújabb technikai fejlődés azonban meggyőzte a befektetőket, hogy 50 millió dollárt Pumpáljanak a tokamak energiába, és további 25 millió dollárt az első Fényfúzióba.

ugyanakkor az ukaea a Culham tudományos központjában a fúziós reaktorok új generációján dolgozik, amelyek mindegyike a Szovjetunióból származó “tokamak” terven alapul az 1950-es években. Ez a kerek reakcióedény az üzemanyagot — a túlhevített deutérium és trícium plazmáját — erős mágnesekkel tartja a helyén, miközben hőmérsékletét 100 MC fölé emeli, így az atommagok összeolvadnak és hatalmas mennyiségű energiát szabadítanak fel.

UKAEA dolgozik a tervezés a következő generációs, kísérleti reaktor, az úgynevezett Step (gömb alakú Tokamak energiatermelés), amelyre a kormány bejelentette, 220m állami beruházás előtt az általános választások. Boris Johnson, a miniszterelnök a választási kampány során lelkesedett a technológia iránt, és úgy tűnt, személyesen elkötelezett amellett, hogy fenntartsa az általa Nagy-Britanniának nevezett “globális vezető szerepet” a fúziós kutatásban.”a lépcsős reaktor egy kereskedelmi célú fúziós erőmű innovatív terve lesz, amely reális esélyt kínál egy erőmű megépítésére 2040-re” – mondta Ian Chapman, az UKAEA vezérigazgatója.

de Oxfordshire magánfúziós társaságai ambiciózusabb ütemtervekkel rendelkeznek. A Tokamak Energy, amelyet 2009-ben forgattak ki az UKAEA-ból, és 80 embert foglalkoztat a közeli Miltonban, készen áll arra, hogy megtegye a következő lépést, miután az SP40 reaktorában a plazmát 15 MC-ra melegítette. “Az 100MC irányába haladunk, a hőmérséklet, amelyen a fúzió megkezdődhet, jövő márciusig” -mondta David Kingham, ügyvezető alelnök.

a Tokamak Energy célja, hogy ténylegesen fúziós energiát termeljen 2025 és 2030-ra készen áll egy kereskedelmi üzem. “Megértjük, hogy a kormányzati laboratóriumoknak óvatosabbnak kell lenniük a menetrendjükben” – mondta Kingham. “Azt tervezzük, hogy egy 150MW-OS készülékkel rendelkezünk, amelyet engedélyezhetünk azoknak az embereknek, akik jók az erőművek építésében.”

A First Light Fusion, amelyet az Oxfordi Egyetemen 2011-ben forgattak ki, egészen más megközelítést alkalmaz. Ahelyett, hogy a reaktánsokat erős mágneses térbe szorítaná és túlhevítené, a fúzió elindításához szükséges szélsőséges körülményeket kívánja elérni, nagyszámú kis réz lövedék egyidejű hiperszonikus sebességgel történő égetésével egy apró kapszulába, amely deutériumot és tríciumot tartalmaz.üzemanyag.

“míg a mágneses fúzió olyan, mint egy kemence, amely mindig be van kapcsolva, a lövedékfúziónk egy impulzusos folyamat, amely minden lövésből energiát továbbít folyékony lítium hűtőfolyadékba” – mondta Nick Hawker, a First Light vezérigazgatója.

azt mondta, hogy várhatóan 2020 elején demonstrálja, hogy a rendszer eléri a fúziót, és célja a Szent Grál, az úgynevezett “nyereség”, amikor a reaktor 2024-re több energiát termel, mint amennyit a reakció kiváltására használnak. A First Light már dolgozik a Mott MacDonald mérnöki céggel egy kereskedelmi reaktor tervezésén, azzal a céllal, hogy a 2030-as évek elejére egy fúziós üzem működtesse a hálózatot.

“nagyon támogatom a magfúziós vállalatokat, és az UKAEA elkötelezett amellett, hogy együttműködjön velük technológiájuk fejlesztésében” – mondta Chapman. “A fúzió ígérete olyan hatalmas, hogy mindig lesz helye az innovációnak a tervezésben.”

eközben az UKAEA továbbra is kezeli az ország részvételét a nagy nemzetközi fúziós projektek. A Culhamben található a Joint European Torus or JET, a világ legnagyobb és legerősebb tokamakja, amely az EU fúziós kutatási programjának középpontjában áll.

A JET 1983 óta működik. 1997-ben egy deutérium-trícium reakciókeverékkel táplálták, és 16 megawatt fúziós teljesítmény világrekordot ért el 1997-ben, bár ez kevesebb volt, mint a plazma felmelegítésére fordított energia.

az elmúlt években a JET kísérletei segítették az Iter, egy nagyszabású fúziós gép tervezését és építését, amelynek 10 méter magas reakcióedénye van (szemben a JET 4,3 méterével), amelyet egy globális kormányzati konzorcium épít Dél-Franciaországban.

a késedelmek és a költségtúllépések miatt — a jelenlegi becslés 22 milliárd dollár — az Iter 2025-ben kezdi meg működését. A menetrend előírja, hogy a JET legalább 2024-ig működjön, beleértve a deutérium-trícium üzemanyaggal történő további futásokat is, bár ez a program az Egyesült Királyság Brexit utáni kapcsolatától függ az EU-val és az Euratommal.

bár senki sem tudja pontosan, hogy mikor és milyen formában érkezik meg a kereskedelmi fúziós energia, Chapman úr teljes bizalmát fejezte ki az esetleges érkezése iránt. “Lesz fúzió” – mondta -, és Oxfordshire szorosan részt vesz annak megvalósításában.”