В последнем докладе Ассоциация термоядерного синтеза (Fusion Industry Association, FIA) отмечает значительный рост инвестиции в коммерческий термоядерный синтез за последние 12 месяцев в сочетании с растущей уверенностью во временных масштабах, в которые термоядерная энергия станет реальностью. Институт развития технологий ТЭК (ИРТТЭК) подготовил материал по данной теме.
Опрос групп, занимающих термоядом, показал, что частные термоядерные компании инвестировали в исследования более 4,8 миллиарда долларов, в том числе 2,83 миллиарда долларов в виде нового финансирования в прошлом году, что на 139% больше, чем указывалось в прошлогоднем отчете.
Основные тезисы нового доклада FIA:
- За последние 12 месяцев на рынок вышли восемь новых термоядерных компаний.
- Шесть компаний в настоящее время привлекли в общей сложности более 200 миллионов долларов, с заметными инвестициями в прошлом году, в том числе более 1,8 миллиарда долларов для Commonwealth Fusion Systems и 500 миллионов долларов для Helion Energy.
- Большая часть заявленного финансирования ($4,7 млрд) поступает из частных источников, в то время как $117 млн составляют гранты и другое государственное финансирование.
- Более 93% респондентов теперь считают, что термоядерная энергия будет включена в сеть к 2030-м годам, по сравнению с 83% в прошлом году.
- 84% считают, что термоядерная установка продемонстрирует достаточно низкую стоимость и достаточно высокую эффективность, чтобы считаться коммерчески жизнеспособной в те же сроки.
- Производство электроэнергии остается основным рынком для 85% игроков термоядерного синтеза, за которым следуют автономные источники энергии или водорода и чистого топлива (каждый из которых назван 27% респондентов).
«Результаты этого отчета показывают, что термоядерный синтез находится на пути к коммерческой значимости, в то время, когда мир отчаянно нуждается в новых вариантах чистой энергии», – комментирует Эндрю Холланд, генеральный директор FIA.
«По мере того, как мы реагируем на кризисы сегодняшнего дня, инвестиции в термоядерный синтез помогут обеспечить мир энергией в долгосрочной перспективе, устранив нашу зависимость от ископаемого топлива – и тех, кто контролирует его – раз и навсегда. С ускорением инвестиций становится все более вероятным, что коммерческий синтез станет реальностью в течение следующих двух десятилетий, обеспечивая основу для процветания, безопасности и защищенности на многие годы вперед», – говорит Холланд.
Основные долгосрочные проекты по термоядерному синтезу сегодня ведутся в 10 странах.
Основные центры работ над термоядерным синтезом
Работа над термоядом началась в 60-е годы прошлого века, но до сих пор ни одно из направлений даже близко не подошло к демонстрации возможности его коммерческого применения.
Наибольших успехов, по-видимому, достигли британские ученые. В начале марта текущего года базирующаяся в Оксфорде группа Tokamak Energy заявила о достижении на установке ST40 самой высокой температуры, когда-либо достигнутой в конструкциях типа «токамак» (удержание водородно-дейтериевой-тритиевой плазмы в магнитном поле). Группа, финансируемая из частных источников, заявила, что хотя несколько правительственных лабораторий сообщали ранее о температуре плазмы выше 100 миллионов градусов по Цельсию в обычных токамаках, она смогла достигнуть данного результата всего за пять лет при инвестициях менее 50 миллионов фунтов стерлингов (66 миллионов долларов США) в гораздо более компактном термоядерном устройстве. Обычный токамак имеет форму бублика, а оксфорды работают со сферическим токамаком.
Экономический аспект принципиален, так, на самый «передовой» международный проект токамака ИТЭР во Франции предполагается потратить 19 млрд долларов, и он строится с 2010 года.
Устройство ST40 теперь будет проходить модернизацию и использоваться для разработки технологий для будущих устройств. Первый в мире сферический токамак ST-HTS со сверхпроводящими высокотемпературными магнитами должен быть введен в эксплуатацию в середине 2020-х годов. Это устройство, уверяют в группе, продемонстрирует множество передовых технологий, необходимых для термоядерной энергии, и послужит основой для проектирования первой в мире экспериментальной установки по термоядерному синтезу, которая будет введена в эксплуатацию в начале 2030-х годов.
Еще один перспективный британский проект – Joint European Torus (JET). В начале года исследователи сообщили о получении в общей сложности 59 мегаджоулей тепловой энергии от синтеза в течение пяти секунд. Работы с JET, в котором используется дейтериево-тритиевая плазма, рассматриваются как «жизненно важный испытательный стенд» для ИТЭР и будущих термоядерных электростанций.
Получение положительного выхода энергии от слияния ядер дейтерия и трития (возможны и другие сочетания легких ядер) – только первый и еще не до конца подтвержденный этап на пути к демонстрации осуществимости термоядерного синтеза. А ученые уже думают над следующим этапом – строительством установок, получивших название DEMO. В этих установках будут отрабатывать принципы использования тепла от термоядерных реакций для получения электроэнергии (это основное направление, хотя есть проекты использования термоядерных реакторов для получения водорода, промышленного тепла, в качестве двигателей космических аппаратов).
В Китае, например, был достигнут существенный прогресс в планировании строительства Китайского испытательного термоядерного реактора (CFETR). Это устройство поможет преодолеть разрыв между ИТЭР и DEMO. Сооружение CFETR начнется в 2020е годы, после чего в 2030-е годы будет построена установка DEMO.
Индия объявила, что примерно в 2027 году она планирует приступить к сооружению устройства под названием SST-2, предназначенного для проверки концепций и элементов реактора для DEMO, а в 2037 году — к строительству самой установки DEMO.
Японская объединенная специальная проектная группа по термоядерной установке DEMO в настоящее время работает над концептуальным проектом с непрерывным потоком плазмы (JA DEMO). Строительство должно начаться около 2035 года.
В 2012 году Республика Корея начала разработку концептуального проекта установки K-DEMO, намереваясь к 2037 году приступить к ее строительству. На первом этапе (2037–2050 годы) K-DEMO будет использоваться для разработки и тестирования элементов, которые затем будут реализованы в ее конструкции. На втором этапе (после 2050 года) предполагается, что она сможет обеспечить выработку нетто-электроэнергии.
Российская Федерация планирует создать гибридную установку синтеза-деления с термоядерным источником нейтронов (ДЕМО-ТИН), в которой полученные в результате термоядерного синтеза нейтроны будут использоваться для преобразования урана в ядерное топливо и ликвидации радиоактивных отходов. ДЕМО-ТИН планируется построить к 2023 году в рамках национальной ускоренной стратегии по созданию термоядерной электростанции к 2050 году.
Эксперты по термоядерному синтезу в Соединенных Штатах Америки недавно опубликовали два доклада, в которых рекомендуется начать национальную научно-техническую программу, предусматривающую налаживание государственно-частного партнерства, чтобы в конечном итоге сделать термоядерный синтез коммерчески рентабельным. Этого планируется достичь в 2035–2040 годах, чтобы сделать страну одним из лидеров в области термоядерного синтеза и ускорить ее переход к низкоуглеродной энергетике к 2050 году.
Перед создателями термоядерных реакторов стоит множество очень сложных проблем. Например, в процессе синтеза рождаются нейтроны с энергией 14 МэВ, такие нейтроны проходят через стальную стенку в 8 см. На упомянутом выше JET стенка реактора через несколько месяцев экспериментов стала настолько радиоактивной, что ученым пришлось сделать робота для обслуживания реактора. И это не самая большая проблема.
Ученые и политики будут заниматься установками термоядерного синтеза несмотря ни какие, даже самые отрицательные сегодняшние результаты, потому что ставка слишком высока: на единицу веса термоядерного топлива энергии выделяется в четыре миллиона раз больше, чем при сжигании такого же количества угля, нефти или газа. К тому же «зеленые» активисты пока не напуганы проблемой радиоактивных отходов от работы термоядерной установки, которых будет меньше, чем при работе обычного атомного реактора деления на уране, но все равно достаточно.
На сегодня термояд переживает этап повышенного оптимизма. В докладе FIA приводятся такие результаты опросов среди термоядерных команд.
Когда первая термоядерная установка будет поставлять электроэнергию в сеть? (27 ответов)
Когда первая термоядерная установка продемонстрирует достаточно низкую стоимость/достаточно высокую эффективность, чтобы считаться коммерчески жизнеспособной? (25 ответов)
Количество термоядерных команд так быстро растет в последние годы, что не может быть такого, чтобы ни у кого не получилось добиться успеха.
Комментарии читателей (0):