Стартап в области термоядерной энергетики Helion Energy объявил о подписании знакового соглашения с цифровым гигантом Microsoft. Новый объект должен обеспечить мощность не менее 50 МВт и начать вырабатывать электроэнергию к 2028 году, что значительно сократит сроки появления коммерчески жизнеспособной термоядерной энергии. Но действительно ли это осуществимо?
Многие эксперты считают, что термоядерная энергия все еще находится на расстоянии десятилетий от того, чтобы быть использованной на благо всех. Технология еще далека от совершенства и освоения, а ее коммерциализация — тем более.
Компания Microsoft, вопреки распространенному мнению, делает огромную ставку на эту технологию, подписав первое коммерческое соглашение по термоядерной энергии. Технологический гигант согласился в течение пяти лет покупать электроэнергию у стартапа Helion Energy, частной компании по производству экологически чистой энергии, стремящейся создать новую эру безуглеродного электричества. Стоит отметить, что ее поддерживает деловой партнер Microsoft, Сэм Альтман, генеральный директор OpenAI.
Благодаря этой сделке не только сдвигаются сроки ввода коммерческой термоядерной энергии в сеть, но и Microsoft пытается выполнить свое обязательство по углеродной нейтральности к 2030 году, что является важной задачей при разработке энергоемких искусственных интеллектов в мире, переживающем кризис.
Ожидается, что электростанция будет введена в эксплуатацию к 2028 году и будет вырабатывать 50 МВт или более после годичного периода наращивания мощности. Запланированная дата запуска этой первой в своем роде установки значительно раньше, чем типичные прогнозы по коммерческому использованию термоядерной энергии, и вызывает опасения, что в случае невыполнения условий сделки на установку будут наложены серьезные финансовые санкции. Microsoft не делает ставок без существенных гарантий и заверений!
Исторический шаг для термоядерного синтеза и мощная надежда для климата
Создание коммерческой термоядерной установки — важнейший шаг в переходе к устойчивому энергетическому будущему и разработке нового источника чистой энергии для всего мира.
Дэвид Киртли, генеральный директор Helion, сказал в своем заявлении: «Это сотрудничество представляет собой важную веху для Helion и термоядерной индустрии в целом. Нам предстоит еще много работы, но мы уверены в своей способности создать первую в мире термоядерную электростанцию».
Компания Helion совершенствует свою термоядерную технологию уже более десяти лет. Компания уже построила шесть рабочих прототипов и стала первой частной термоядерной компанией, которая достигла температуры плазмы в 100 миллионов градусов на своем шестом прототипе. В настоящее время компания строит седьмой прототип, который, как ожидается, продемонстрирует свою способность вырабатывать электроэнергию в 2024 году.
Брэд Смит, вице-президент и президент Microsoft, сказал: «Мы считаем, что термоядерная энергия может стать важной технологией, которая поможет глобальному переходу к экологически чистой энергии. Объявление Helion […] продвинет рынок, создав новый и эффективный способ более быстрого поступления чистой энергии в сеть. И, прежде всего, устранить главный недостаток наших нынешних атомных электростанций, основанных на делении, — образование радиоактивных отходов на миллионы лет«.
При термоядерном синтезе не образуется долгоживущих радиоактивных отходов, только тритий с периодом полураспада 12 лет (по сравнению с 24 000 лет для отходов деления). А когда тритий распадается, он превращается в гелий-3, который повторно используется в качестве термоядерного топлива.
Уникальный термоядерный синтез для беспрецедентного соглашения
Термоядерный синтез происходит, когда два атома объединяются в один атом, высвобождая энергию. Именно этот процесс используется нашим Солнцем и другими звездами для производства энергии.
Уникальное импульсное термоядерное устройство Helion без зажигания будет вырабатывать электричество без углерода из дейтерия и гелия-3. Это стало возможным благодаря сочетанию современной силовой электроники с работой, проделанной учеными и инженерами с 1950-х годов.
Общий принцип заключается в том, что плазменный ускоритель Helion будет нагревать термоядерное топливо до 100 миллионов градусов по Цельсию и напрямую извлекать электричество с помощью высокоэффективного импульсного подхода.
В частности, топливо из дейтерия и гелия-3 нагревается в условиях плазмы. Магниты удерживают эту плазму в конфигурации обратного поля (RFC). Следует отметить, что плазма RFP, когда ток превышает определенное пороговое значение, спонтанно организуется в форме спирали. Движение частиц создает внутреннее магнитное поле, инвертированное по отношению к внешнему полю, которое самонастраивает плазму.
Магниты разгоняют два FRC, каждый на противоположных концах реактора, до скорости более 1,6 млн. км/ч. Они сталкиваются в центре. Во время этого столкновения частицы еще больше сжимаются под воздействием сильного магнитного поля, пока не достигнут температуры плавления в 100 миллионов градусов Цельсия.
При этой температуре ионы дейтерия и гелия-3 движутся достаточно быстро, чтобы преодолеть силы, которые в противном случае удерживали бы их друг от друга, и они сплавляются. При этом выделяется больше энергии, чем расходуется в процессе слияния. По мере выделения новой энергии синтеза плазма расширяется.
Расширяясь, плазма отталкивает магнитное поле. Это изменение поля вызывает ток, который непосредственно восстанавливается в виде электричества. Это заметное отличие от других термоядерных систем, которые нагревают воду для создания пара, чтобы турбина вращалась для выработки электроэнергии в процессе с большими потерями энергии.
Как и в случае с ядерным делением, планы, обещания и обязательства на словах не делают технологию на практике. Поэтому нам придется подождать, чтобы увидеть реальность ядерного синтеза звезд в наших электроприборах!