Германски стартъп си е осигурил финансиране за разработване на машина за термоядрен синтез, която потенциално може да генерира енергия без въглеродни емисии.
Базираният в Мюнхен стартъп Proxima Fusion проектира термоядрени електроцентрали, базирани на концепцията за стеларатора (stellarator), като първата електроцентрала е планирана в рамките на 2030 г., посочи компанията в прессъобщение от 30 май. Stellarator е една от технологиите, които според експертите могат да доведат до реално използване на термоядрена енергия. Компанията е набрала седем милиона евро (7,48 милиона долара) като предварително финансиране.
Съвременните ядрени електроцентрали се основават на ядреното делене (fission), при което се използва енергията, създадена от разделянето на атомите. Енергията от термоядрен синтез (fusion) се получава, когато ядрата на два атома с малка маса се съединят, за да образуват по-голям атом.
Предимството на термоядрения синтез пред атомното делене е, че при него се получава повече енергия, без да се образуват дълготрайни радиоактивни отпадъци. Освен това, за разлика от деленето, енергията от термоядрения синтез не генерира странични парникови газове.
Процесът на термоядрен синтез захранва звездите. За да се осъществи термоядрен синтез на Земята, високоенергийната йонизирана материя, наречена „плазма“, трябва да бъде ограничена с помощта на магнитни полета.
„Токамаци“ и „стеларатори“ са два подхода, които правят това чрез създаване на магнитна „клетка“ в устройства с форма на поничка.
Думата „токамак“ (съкр. от руския израз „ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками“) е експериментално устройство с тороидална форма, т.е. подобна на кравай или поничка, в което се създава и удържа високотемпературна плазма (бел. прев.).
Стелараторите използват сложен набор от електромагнити извън плазмата, докато токамаците съчетават външни електромагнити с голям електрически поток в плазмата, което опростява цялостната конструкция, но поражда значителни предизвикателства при контрола.“
Сегашните устройства за магнитно задържане рутинно получават плазма с температура над 100 милиона градуса, което е 10 пъти повече от температурата в ядрото на Слънцето.
Стеларатор срещу Токамак
Въпреки че стелараторите имат по-сложна конструкция от токамаците, те предлагат няколко предимства. Стелараторите могат да работят в стабилно състояние с по-малки оперативни предизвикателства и се разглеждат като „привлекателно решение за управление на прекомерни топлинни натоварвания върху материални повърхности“. Стелараторите също така изискват по-малко вкарана в системата енергия за поддържане на плазмата.
В миналото стелараторите имаха множество недостатъци, много от които бяха отстранени през последните години. „Експерименталният напредък от W7-X и неотдавнашните постижения в моделирането на стелараторите коренно промениха картината“, казва Франческо Сьортино, съосновател на Proxima Fusion.
„Сега стелараторите могат да отстранят ключовите проблеми на токамаците и наистина да се увеличат, като радикално подобрят стабилността на плазмата и достигнат висока производителност в стационарно състояние.“
Въпреки звездните постижения на W7-X, използването на стелараторите за търговска мощност може да отнеме много време – според оценките около 25 години.
Напредък в областта на термоядрената енергия
По време на свидетелските показания на 15 септември пред Комисията по енергетика и природни ресурси на Сената на САЩ, Боб Мумгаард, главен изпълнителен директор на частната фирма за термоядрен синтез Commonwealth Fusion Systems, изрази надежда, че търговските термоядрени електроцентрали могат да бъдат „в мрежата от началото на 2030 г.“.
Проучване на Асоциацията на индустрията за термоядрен синтез през 2022 г. установи, че през тази година секторът е набрал над 4,7 млрд. долара частни инвестиции, което е увеличение с над 2,8 млрд. долара за една година.
Сериозен пробив в областта на термоядрената енергия бе постигнат през декември, когато учени от Lawrence Livermore National Laboratory в Калифорния успяха да задействат реакция на термоядрен синтез, при която се освободи повече енергия от първоначално доставеното количество. За първи път в историята ядреният синтез протича в контролирани условия.
Proxima Fusion е отделен проект, отделил се от Института по физика на плазмата „Макс Планк“ (Max Planck Institute for Plasma Physics – IPP), в който се намира най-модерният стеларатор – Wendelstein 7-X (W7-X). Стартъпът е основан от бивши учени и инженери от IPP, както и от MIT и Google-X.
„Ядреният синтез е предизвикателството на нашето време. Нашата задача ще бъде да го превърнем в търговска реалност. През следващите 12 месеца, в сътрудничество със своите академични и индустриални партньори, Proxima ще се съсредоточи върху завършването на първоначалния проект на термоядрената електроцентрала“, заяви съоснователят на компанията Мартин Куби.
Български учен от Оксфорд за термоядрения синтез
