Dwie Brytyjskie firmy przekonane o przełomowym wyniku syntezy jądrowej

dwie małe Brytyjskie firmy uważają, że są na skraju przełomu, który wymykał się naukowcom od ponad 60 lat — aby dostarczać czystą, tanią energię poprzez wykorzystanie reakcji syntezy jądrowej, która napędza słońce .

niepowodzenie trwających od lat 50.prób Rozwoju Energii Termojądrowej spowodowało, że przedsiębiorstwo zostało skażone twierdzeniami, że jest to głupota. Ale to nie zniechęciło inwestorów do wspierania naukowców pracujących nad zupełnie różnymi podejściami w dwóch prywatnych laboratoriach w Oxfordshire: Energia tokamaka i pierwsza fuzja światła.

obaj wyznaczyli sobie ambitny cel, jakim jest dostarczenie działającego reaktora gotowego do komercjalizacji do 2030 r., 10 lat wcześniej niż pobliski brytyjski Urząd energii atomowej, który prowadzi finansowany przez państwo program syntezy jądrowej.

w latach 50.XX wieku Wielka Brytania zbudowała reaktor fuzyjny Zeta, który okrzyknięto wówczas brytyjskim triumfem technologicznym oferującym nieograniczoną moc zbyt tanią na licznik. Zeta została zamknięta w 1968 roku, nie produkując żadnej użytecznej energii.

jednak ostatnie postępy techniczne przekonały inwestorów do pompowania 50 mln funtów do Tokamak Energy i dalszych 25 mln funtów do pierwszej lekkiej fuzji.

jednocześnie ukaea pracuje nad nową generacją reaktorów termojądrowych w centrum naukowym Culham, wszystkie oparte na konstrukcji „tokamaka”, która powstała w Związku Radzieckim w latach 50. To okrągłe naczynie reakcyjne utrzymuje paliwo-plazmę przegrzanego deuteru i trytu — w miejscu za pomocą silnych magnesów, jednocześnie podnosząc temperaturę powyżej 100MC, tak że jądra atomowe łączą się i uwalniają ogromne ilości energii.

UKAEA pracuje nad projektem swojego eksperymentalnego reaktora nowej generacji, znanego jako Step (sferyczny Tokamak do produkcji energii), na który rząd ogłosił 220 mln funtów inwestycji publicznych tuż przed wyborami powszechnymi. Boris Johnson, Premier, zachwycił się technologią podczas kampanii wyborczej i wydawał się osobiście zaangażowany w utrzymanie tego, co nazwał brytyjską „globalnym liderem” w badaniach nad syntezą jądrową.

„Reaktor Step będzie innowacyjnym planem dla komercyjnie napędzanej elektrowni termojądrowej, oferując realistyczną perspektywę budowy elektrowni do 2040 roku” – powiedział Ian Chapman, dyrektor generalny UKAEA.

ale prywatne firmy fusion mają bardziej ambitne harmonogramy. Tokamak Energy, który został wyparty z UKAEA w 2009 roku i zatrudnia 80 osób w pobliskim Milton, jest gotowy do następnego kroku po ogrzaniu plazmy w swoim reaktorze SP40 do 15mC. „Jesteśmy na kursie na 100MC, temperaturę, w której fuzja jądrowa może rozpocząć się w marcu przyszłego roku”, powiedział David Kingham, wiceprezes wykonawczy.

celem Tokamak Energy jest faktycznie wygenerowanie energii fuzji przez 2025 i mieć gotowy zakład komercyjny do 2030 roku. „Rozumiemy, że laboratoria rządowe muszą być bardziej ostrożne w swoich harmonogramach” – powiedział Kingham. „Przewidujemy posiadanie urządzenia o mocy 150 MW, które możemy licencjonować ludziom, którzy są dobrzy w budowaniu elektrowni.”

pierwsza fuzja świetlna, która powstała na Uniwersytecie Oksfordzkim w 2011 roku, jest pionierem zupełnie innego podejścia. Zamiast ograniczać reagenty w silnym polu magnetycznym i przegrzewać je, ma na celu osiągnięcie ekstremalnych warunków wymaganych do zainicjowania fuzji poprzez wystrzelenie dużej liczby małych pocisków miedzianych jednocześnie z prędkością hipersoniczną w maleńką kapsułkę zawierającą paliwo deuteru i trytu.

„podczas gdy fuzja magnetyczna jest jak piec, który jest zawsze włączony, nasza fuzja pocisku jest procesem impulsowym, który przenosi energię z każdego strzału do ciekłego chłodziwa litowego”, powiedział Nick Hawker, dyrektor generalny First Light.

powiedział, że oczekuje wykazania na początku 2020 roku, że system osiąga fuzję i dąży do świętego Graala, znanego jako „gain”, czyli wtedy, gdy reaktor generuje więcej energii niż jest zużywana do wywołania reakcji do 2024 roku. Firma First Light współpracuje już z firmą inżynieryjną Mott MacDonald nad komercyjnym projektem reaktora, którego celem jest uruchomienie elektrowni termojądrowej zasilającej sieć do początku lat 30. XX wieku.

„bardzo wspieram prywatne firmy zajmujące się syntezą jądrową, a UKAEA jest zaangażowana we współpracę z nimi, aby pomóc w rozwoju ich technologii” – powiedział Chapman. „Obietnica fuzji jest tak ogromna, że zawsze znajdzie się miejsce na innowacje w projektowaniu.”

W międzyczasie UKAEA nadal zarządza zaangażowaniem kraju w duże inwestycje.międzynarodowe projekty termojądrowe. W Culham znajduje się wspólny europejski Torus lub JET, największy i najpotężniejszy tokamak na świecie oraz główny cel unijnego Programu Badań nad syntezą jądrową.

JET działa od 1983 roku. Punktem kulminacyjnym był rok 1997, kiedy został zasilony mieszaniną reakcyjną Deuter-trytu i osiągnął rekord świata w mocy fuzji 16 megawatów w roku 1997, choć było to mniej niż energia włożona do podgrzania plazmy.

w ostatnich latach eksperymenty w JET pomogły w zaprojektowaniu i budowie Iter, wielkoskalowej Maszyny do syntezy jądrowej ze zbiornikiem reakcyjnym o wysokości 10 metrów (w porównaniu z 4,3 metra w przypadku JET), który jest budowany przez globalne konsorcjum rządów w południowej Francji.

boryka się z opóźnieniami i przekroczeniami kosztów — obecne szacunki wynoszą 22 mld USD — Iter ma teraz rozpocząć działalność w 2025 r. Plan zakłada, że JET będzie działać co najmniej do 2024 r., w tym więcej tras z paliwem Deuter-trytu, chociaż program ten będzie zależał od relacji Wielkiej Brytanii po Brexicie z UE i Euratomem.

chociaż nikt nie wie dokładnie, kiedy nadejdzie komercyjna energia termojądrowa — i w jakiej formie — Pan Chapman wyraził całkowite zaufanie do jej ostatecznego nadejścia. „Będziemy mieli fuzję”, powiedział, ” i Oxfordshire będzie ściśle zaangażowany w jej realizację.”