Ketua Pegawai Eksekutif Tokamak Energy Melihat Masa Depan Yang Menjanjikan Untuk Gabungan Nuklear

Dengan semua berita terkini mengenai kemajuan dalam pelakuran nuklear, termasuk pengumuman Jabatan Tenaga bahawa saintis di Makmal Kebangsaan Lawrence Livermore telah mencapai tindak balas gabungan dengan keuntungan tenaga bersih, peluang yang timbul baru-baru ini untuk menemu bual Chris Kelsall, Ketua Pegawai Eksekutif Tokamak Energy , nampaknya kebetulan.

Dalam e-mel pada hari Jumaat, Kelsall memanggil pengumuman DOE sebagai "hasil yang mengagumkan. Kami sedang bersaing dengan masa untuk menghapuskan bahan api fosil secara berperingkat dan menjadikan gabungan sebagai penyelesaian yang tersedia secara global untuk keperluan tenaga dunia. Kemajuan seperti ini sangat bagus untuk industri kerana lebih banyak pelaburan swasta dan awam mengalir ke dalam teknologi gabungan.”

Semasa temu bual kami, yang dijalankan sebelum pengumuman DOE, Kelsall menegaskan bahawa keuntungan tenaga bersih yang sedikit seperti yang dilaporkan oleh Livermore minggu lepas (3.15 megajoule output tenaga daripada input 2.05 megajoule yang dihantar) adalah, bagaimanapun, adalah sebahagian kecil daripada magnitud. keuntungan tenaga bersih yang akhirnya mesti dicapai untuk menjadikan teknologi gabungan benar-benar berskala.

"Ini bukan semata-mata untuk membuktikan keuntungan tenaga bersih," katanya kepada saya. "Para saintis memanggilnya Q lebih besar daripada satu. Itu bukan syarat yang mencukupi untuk tenaga gabungan komersial. Malah, kita perlu mencapai sekurang-kurangnya Q lebih daripada sepuluh. "Kami menyasarkan Q 25 untuk gabungan komersial yang optimum untuk menyediakan sumber tenaga yang berterusan untuk rumah dan industri."

Kelsall berkata syarikat itu sedang menuju ke arah menunjukkan kuasa bersih dan sedia grid menjelang awal 2030-an. “Tokamak sfera mempunyai kelebihan kecekapan yang ketara dalam laluan ke tenaga gabungan kos efektif dalam loji kuasa kompak, untuk digunakan secara global. Teknologi kami menggunakan medan magnet yang kuat untuk mengandungi plasma - bahan api gabungan - dalam tokamak sfera yang akan memberikan output kuasa berterusan. Kami kini menumpukan pada membangunkan pengetahuan kritikal untuk peranti gabungan prototaip termaju ST80-HTS kami dan kilang perintis kami, ST-E1, sambil kami berusaha ke arah menyampaikan gabungan yang bersih, selamat dan kos rendah untuk semua.”

Berpusat di Milton Park, yang terletak hanya di selatan Oxford dan barat London, Tokamak Energy telah diasaskan pada 2009. "Ia adalah spin-out daripada makmal penyelidikan Culham yang terletak di utara lokasi pejabat kami," kata Kelsall. "Makmal itu bergabung dengan Universiti Oxford dan mempunyai silsilah yang agak panjang dalam menyiasat teknologi gabungan, sejak beberapa dekad lalu. Jadi, kami berumur lebih kurang 13 tahun. Sehingga beberapa tahun yang lalu, kami hanya mempunyai beberapa dozen orang. Kini kami mempunyai lebih 230 orang, dan kami mempunyai lebih 20 warganegara kakitangan, semua jenis ahli fizik yang berbeza, semua jenis jurutera yang berbeza.”

Perniagaan Tokamak Energy berpusat di sekitar dua teknologi utama: Sistem pembendungan Tokamak sfera unik yang telah dicipta oleh syarikat; dan magnet superkonduktor suhu tinggi (HTS) yang merupakan sebahagian daripada fungsinya. Perkataan "tokamak" berasal daripada akronim Rusia untuk "ruang toroidal dengan gegelung magnet". Ia dalam istilah yang paling mudah adalah peranti yang direka untuk penciptaan dan pembendungan tindak balas nuklear yang menyerupai pelakuran plasma yang berlaku dalam Matahari dan semua bintang lain.

Magnet superkonduktor direka bentuk untuk mensimulasikan medan graviti besar Matahari dan mengekang plasma. Plasma dicipta dengan memanaskan bahan api hidrogen bergas sehingga ia membentuk plasma bercas elektrik, keadaan jirim keempat, yang bukan pepejal, cecair, mahupun gas. Tindak balas pelakuran nuklear yang terhasil hanya menghasilkan tandatangan radioaktif kecil yang tidak memberikan jangka panjang, sisa tahap tinggi atau isu pelupusan berkaitan yang biasa dengan teknologi pembelahan nuklear semasa.

Penyelidikan pertama kali bermula pada teknologi tokamak asas pada tahun 1960-an menggunakan modul pembendungan yang menyerupai donat cincin. Tokamak Energy menggunakan versi ubah suai yang berbentuk sfera, sama seperti epal inti. Sasaran semasa syarikat adalah untuk dapat mula menggunakan kumpulan loji janakuasa kecil, setiap satu dengan keupayaan menghantar 500 Megawatt ke dalam grid menjelang pertengahan 2030-an.

Kelsall berkata tapak kecil "bersaiz tidak lebih daripada satu atau dua padang bola sepak," digabungkan dengan kebimbangan radioaktiviti, sisa dan pelupusan yang minimum akan membolehkan penempatan loji di dalam atau berhampiran pusat penduduk dan perindustrian, dengan itu, mengurangkan kos dan masa secara mendadak. ketinggalan berkaitan dengan keperluan untuk membina infrastruktur penghantaran elektrik yang besar.

Tidak menghairankan, Kelsall melihat pasaran kuasa sebagai peluang pasaran terbesar - dan keperluan - untuk tenaga gabungan. "Kami tahu bahawa, untuk memenuhi sasaran iklim kami, dunia perlu menggunakan tenaga elektrik secara besar-besaran," katanya. “Grid masa depan kami juga perlu berkembang dengan ketara. Jadi kami melihat pasaran kuasa mewakili kira-kira 60% daripada jumlah peluang pasaran yang boleh ditangani untuk gabungan.”

Penyahkarbonan sektor perindustrian yang sukar dihentikan seperti keluli, bahan kimia, simen dan lain-lain adalah hadiah berpotensi kedua terbesar bagi gabungan. "Ia sering diabaikan, tetapi ia sangat penting," kata Kelsall. "Kami melihat itu sebagai 30% daripada sasaran pasaran global kami, di samping gabungan peluang haba dan kuasa."

Tetapi bagaimana dengan tenaga boleh diperbaharui, angin dan solar? "Pandangan kami ialah tenaga boleh diperbaharui masih sangat penting, tetapi cabaran yang kami ada ialah mereka sahaja tidak akan membawa kami ke sasaran yang kami perlukan di peringkat global," jawab Kelsall. “Ini bukan sahaja mengenai iklim. Ini juga mengenai keselamatan tenaga.

“Situasi yang berterusan di Ukraine telah mengingatkan kami bahawa ia bukan sahaja untuk mengurangkan kos sistem, dengan gabungan bertindak sebagai pelengkap kepada tenaga boleh diperbaharui. Ini juga tentang menyediakan daya tahan, ketangkasan dan kepelbagaian dalam bekalan tenaga global, supaya jika satu sumber tenaga terputus, kita tidak berada dalam krisis sepenuhnya. Ia adalah dunia hari ini di mana kita diingatkan bahawa keselamatan tenaga ialah keselamatan negara, dan saya fikir beberapa kerajaan telah diingatkan mengenainya dengan cara yang sukar. Eropah telah sangat terdedah. Jadi, ini adalah persoalan menangani sasaran iklim dengan gabungan yang menyediakan pelengkap penting kepada tenaga boleh diperbaharui. Ia mengenai keselamatan tenaga. Ia mengenai kos yang lebih rendah. Jadi itulah trilemma – ia juga harus mampu milik.”

Dalam tempoh dua tahun sejak beliau memegang jawatan sebagai Ketua Pegawai Eksekutif di Tokamak Energy, Kelsall berkata beliau telah melihat peningkatan dramatik dalam minat pelabur dalam sektor gabungan nuklear. "Terdapat perubahan yang sangat ketara, saya rasa dapat dirasai dalam selera pelabur dan minat terhadap ruang gabungan sejak 12 bulan lalu," katanya. “Sektor ini mempunyai lebih daripada $5 bilion pelaburan ekuiti sejak beberapa tahun kebelakangan ini daripada institusi terkemuka, kekayaan berdaulat dan nama strategik, serta pengaruh nilai bersih ultra tinggi dan penyandang tenaga – selalunya melalui unit teroka mereka.”

Beliau juga mendapati inisiatif oleh kerajaan di Eropah, dan baru-baru ini, di Amerika Syarikat untuk mengutamakan pembiayaan untuk penyelidikan dan pembangunan berkaitan gabungan sangat menggalakkan. “Kami sangat menghormati dan mengagumi ekosistem yang terbina di AS. Kami mempunyai beberapa perkongsian hebat dengan Universiti Illinois dan Makmal Fizik Plasma Princeton, Oak Ridge dan lain-lain, dan kami mahu meneruskan perjalanan itu, "kata Kelsall.

“Kerajaan AS telah mengiktiraf bahawa gabungan adalah kepentingan geostrategik, dan telah melancarkan program pembiayaan berasaskan pencapaian awam/swasta yang merupakan analog daripada program sebelumnya yang akhirnya menghasilkan SpaceX sebagai pembekal pilihan platform penghantaran orbit NASA. Dan positif besar lain adalah jelas Akta Pengurangan Inflasi, yang termasuk $280 juta dalam pembiayaan yang diperuntukkan untuk Jabatan Tenaga untuk memajukan penyelidikan dan pembangunan gabungan."

Secara keseluruhannya, ia merupakan persekitaran pelaburan yang semakin menjanjikan bagi mereka yang terlibat dalam penyelidikan dan pembangunan tenaga gabungan hari ini. Cabaran untuk Tokamak Energy dan syarikat gabungan lain yang bercita-cita tinggi adalah untuk menunjukkan teknologi dan proses masing-masing boleh mencapai magnitud dalam keuntungan tenaga bersih yang akan menjadikannya berskala dalam cara ekonomi.

Seperti yang dikatakan Kelsall, ia adalah perlumbaan terhadap masa, yang berkembang dalam keadaan mendesak setiap hari.