Договор утвержден, а электроэнергией будет обеспечиваться новый тип реактора — ни токамак, ни лазерно-ядерный.
Американский стартап Helion Energy заключил с Microsoft соглашение о поставке электроэнергии мощностью 50 мегаватт начиная с 2028 года. В случае задержки поставок компания Helion Energy понесет существенные финансовые штрафы. Это необычный шаг, так как источником энергии станет первая в мире коммерческая термоядерная электростанция, основанная на не опробованной ранее схеме.
Традиционные термоядерные реакторы — это токамаки и лазерные реакторы. В первых плазма удерживается сверхмощными магнитами в торе. Высокая температура и плотность позволяют ядрам атомов сливаться, выделяя тепловую энергию. Однако энергозатраты на удержание и нагрев плазмы сейчас очень велики — кратно больше энергии, получаемой от термоядерной реакции. Лазерный синтез сжимает и нагревает плазму лазерными импульсами, но у него тоже затраты энергии превышают получаемую энергию. В обоих типах систем есть проблемы: самые простые реакции порождают много быстрых нейтронов, которые сравнительно быстро делают хрупкими материалы реактора.
Helion Energy применяет иной метод, предложенный еще в 1950-х годах — разнонаправленные магнитные поля. В цилиндрическом сгустке плазмы создаётся магнитное поле, направление которого не совпадает с направлением внешнего магнитного поля, удерживающего плазму в целом. По расчетам компании, два сгустка плазмы с такими параметрами в её установке будут разгоняться до 300 километров в секунду и затем столкнутся, обеспечивая высокую температуру и давление, достаточные для термоядерной реакции.
Для решения проблемы нейтронов реактор будет использовать смесь дейтерия и гелия-3. Слияние ядер этих элементов даст гелий с другим изотопным числом. Гелий-3 установка будет производить сама, поскольку часть реакций слияния двух ядер дейтерия друг с другом приводит к образованию гелия-3.
Концепция Helion Energy не нова, но компания считает, что является первой, кто решил принципиальные вопросы контроля магнитного поля для подобных установок. В XX веке попытки получить достаточно крупные установки такого типа проваливались из-за сложностей контроля над магнитными полями.
Это самое смелое дело, о котором мне когда-либо рассказывали. В подобных ситуациях я никогда не говорю «никогда», но если им это удастся, то это меня удивит. прокомментировалФизик-теоретик из Чикагского университета Роберт Роснер подписал соглашение.
Согласиться с такой оценкой трудно. Helion Energy пока не провела даже экспериментальных запусков своего реактора. Это значит, что стартап, существующий с 2013 года, находится в «бумажной» части цикла разработки. Уверенность компании в том, что через пять лет будет производиться электричество по разумным ценам таким образом, выглядит из ряда вон выходящей.
В реальности вопрос о термоядерной реакции сомнителен при любом типе разработанных реакторов. Выход энергии на единицу массы топлива у термоядерных реакторов практически не превышает выход у атомных. Вместе с тем, первым необходимы очень мощные магниты — даже в сравнительно скромной установке Helion Energy речь идет о магнитах на 12 тесл. Кроме того, требуются и многие другие сложные системы, которых нет в атомных реакторах, что делает термоядерные реакторы любого типа заведомо более материалоемкими, чем атомные.
Единственное теоретическое преимущество термояда перед современными ядерными энергетическими установками — несколько более дешевое топливо. В цене атомного киловатт-часа ядерное топливо и сейчас занимает всего 5%. Следовательно, даже падение цены топливной составляющей до нуля слабо повлияет на доступность термоядерной энергии для коммерческого использования. Более 60 процентов стоимости атомного киловатт-часа — это возврат вложений, прямо связанный с материалоемкостью электростанции. Поскольку для термояда она выше, чем для обычных АЭС, экономические перспективы термоядерных реакторов на Земле выглядят достаточно туманно.
Helion Energy, как видно из видео выше, стремится разрешить проблему, создав термоядерный реактор максимально простым в конструкции.