Крайъгълен камък на ядрения синтез
В търговски склад с изглед към океана в столицата на Нова Зеландия Уелингтън, стартираща компания се опитва да пресъздаде силата на звезда на Земята, използвайки нетрадиционен реактор „отвътре навън“ с мощен левитиращ магнит в сърцевината му.
Неговата цел е да произведе ядрен синтез, почти неограничена форма на чиста енергия, генерирана от точно обратната реакция, на която се основава настоящата ядрена енергия в света – вместо да разделя атомите, ядреният синтез се стреми да ги слее заедно, което води до мощен изблик на енергия, която може да бъде постигната с помощта на най-разпространения елемент във Вселената – водорода.
По-рано този месец OpenStar Technologies обяви, че е успяла да създаде прегрята плазма при температури от около 300 000 градуса по Целзий – една необходима стъпка по дълъг път към производството на енергия от термоядрен синтез.
Компанията го представя като пробив. „Първата плазма е наистина важен момент“, каза Рату Матайра, основател и главен изпълнителен директор на OpenStar, това е „моментът, в който знаете, че всичко работи ефективно.“
На компанията са нужни две години и около 10 милиона долара, за да стигне до тук, което я прави евтина и бърза в сравнение с много от продължилите десетилетия усилия, ръководени от правителството, които доминират в пространството на термоядрената енергия.
OpenStar е една от редицата стартиращи компании, които тласкат света към финалната линия на ядрения синтез, като търсят начини за комерсиализиране на футуристичния източник на енергия, дори преди да е доказано, че е жизнеспособен.
Всички други идват с големи обещания и пачки инвестиции – компаниите за синтез са привлекли повече от 7,1 милиарда долара финансиране, според Асоциацията на индустрията за синтез. Но експертите предупреждават, че все още им предстои дълъг и сложен път.
Ядреният синтез, същият процес, който кара слънцето и другите звезди да блестят. често се нарича свещеният граал на чистата енергия: той е почти неограничен, не произвежда замърсяване, което нагрява планетата, и няма дългосрочния проблем с радиоактивните отпадъци, който тормози деленето, ядрената технология, която светът използва в момента.
Това е като стъпването на Луната за справянето с ескалиращата климатична криза. Базово захранване, което може да използва съществуващата мрежова инфраструктура, предлага това, което хората искат: климатично решение, което включва малка промяна в света, какъвто е сега.
Но пресъздаването му на Земята се оказа дяволски трудно.
Най-популярната технология включва машина с форма на поничка, наречена токамак, която се захранва с две форми на водороден газ – деутерий, открит в морската вода, и тритий, извлечен от литий.
Температурата вътре в токамака достига 150 милиона градуса, 10 пъти по-гореща от ядрото на слънцето. При тази необикновена топлина водородните изотопи се разбиват заедно в плазма, което ги кара да се сливат в процес, създаващ огромни количества енергия.
Силните магнитни намотки в токамака ограничават плазмата, задача, която учените описват като държане на Jell-O заедно с помощта на гумени ленти.
Технологията на OpenStar обръща това с главата надолу, като по същество обръща токамака отвътре навън. Вместо да има плазма вътре в магнити, има магнит вътре в плазмата.
Неговият реактор разполага с един, изключително мощен магнит, левитиращ във вакуумна камера с ширина около 16 фута, която прилича на стоманена поничка на крака. Дизайнът е моделиран след плазмата в планетарните магнитни полета, включително земните.
Илюстрация на вътрешността на реактора за ядрен синтез с „левитиран дипол“ на Openstar Technologies. Openstar Technologies
Физикът Акира Хасегава излезе с концепцията през 80-те години на миналия век въз основа на своето изследване на плазмата около Юпитер. Първата машина, използваща тези принципи, беше създадена в Масачузетския технологичен институт в сътрудничество с Колумбийския университет и пусната през 2004 г. Но затвори през 2011 г.
„Нямаше да достигне мащаб с технологията, която имаха“, каза Матайра. Като заменят част от тази технология и използват по-нови видове магнити, OpenStar казват, че са разбили проблема.
Предимството на този реактор е, че е по-лесно и по-бързо да се проектира от токамак, каза Матайра. Това „ви позволява скоростно да повтаряте и подобрявате производителността много, много бързо.“ Освен това е по-малко сложен от токамак – което той сравнява с „построяването на кораб в бутилка“ – което означава, че е много по-бързо да се поправи, ако нещо се обърка.
OpenStar, която вече е събрала 12 милиона долара и сега започва много по-голям кръг от финансиране, планира да изгради още два прототипа за две до четири години, за да разбере как да го мащабира и да го направи жизнеспособен.
Термоядреният реактор прилича на стоманена поничка на крака и се намира в склад в Уелингтън, Нова Зеландия. Openstar Technologies
OpenStar е една от съзвездието компании за термоядрен синтез, възникнали през последните пет години, преследвайки различни технологии, каза Джералд Навратил, професор по термоядрена енергия и физика на плазмата в Колумбийския университет.
„Зрелостта на полето е такава, че сега частните рискови капиталисти са готови да вложат пари, за да се опитат да видят дали могат да стигнат до синтеза малко по-бързо“, каза той.
Едно от най-големите търговски предприятия, Commonwealth Fusion Systems, което използва високотемпературни свръхпроводящи магнити в рамките на токамак, събра повече от 2 милиарда долара.
Други, като OpenStar, изследват по-необичайни технологии. Базираната в Сиатъл Zap Energy се опитва да изгради компактен, мащабируем реактор, който изобщо не използва магнити, а вместо това изстрелва импулси на енергия в поток от плазма.
Въпросът за милиарди долари все още е: кога ще бъде готова термоядрената енергия? OpenStar казва шест години. Commonwealth Fusion казва, че може да достави термоядрена енергия към мрежата в началото на 2030 г., а Zap Energy предвижда подобна времева рамка.
Другите играчи са по-предпазливи. Органът за атомна енергия на Обединеното кралство, правителствен орган, разработващ термоядрения синтез, каза, че термоядреният синтез няма да стане търговска реалност до втората половина на този век поради значителните научни и инженерни предизвикателства.
Понякога стартиращите фирми „са склонни да бъдат малко агресивни в това, което обещават“, каза Навратил. Има голяма разлика между производството на енергия от термоядрен синтез и наличието на практична система, която захранва мрежата и е безопасна, лицензирана и работеща, добави той.
Матайра остава жизнерадостен и уверен в способността на гъвкавите стартиращи фирми да тласнат света по-напред и по-бързо към изкусителна чиста сила, която от десетилетия изглеждаше недостижима.
„Не всички компании за синтез ще бъдат успешни, OpenStar може да е една от тях“, каза той, „но ние като общество ще се учим по-бързо.“
Източник: CNN
