Tokamak Energyn toimitusjohtaja näkee lupaavia päiviä ydinfuusiolle

Kaikki viimeaikaiset uutiset ydinfuusion edistymisestä, mukaan lukien energiaministeriön ilmoitus, että Lawrence Livermoren kansallisen laboratorion tutkijat olivat saaneet aikaan fuusioreaktion nettoenergiahyödynnyksellä, äskettäin avautui tilaisuus haastatella Tokamak Energyn toimitusjohtajaa Chris Kelsalia. , vaikutti sattumalta.

Kelsall kutsui perjantaina lähettämässään sähköpostissa DOE:n ilmoitusta "vaikuttavaksi tulokseksi. Kilpailemme aikaa vastaan ​​lopettaaksemme fossiilisten polttoaineiden käytön ja tehdäksemme fuusiosta maailmanlaajuisesti saatavilla olevan ratkaisun maailman energiatarpeisiin. Tämän luonteinen edistys on hienoa teollisuudelle, kun yksityisiä ja julkisia investointeja virtaa enemmän fuusioteknologiaan.

Haastattelussamme, joka suoritettiin ennen DOE:n ilmoitusta, Kelsall huomautti, että Livermoren viime viikolla raportoiman kaltainen marginaalinen nettoenergiahyöty (3.15 megajoulea energiantuottoa toimitetusta 2.05 megajoulen syötöstä) on kuitenkin murto-osa suuruudesta. nettoenergiahyöty, joka on lopulta saavutettava, jotta fuusioteknologiasta tulee todella skaalautuva.

"Tässä ei ole kyse pelkästään nettoenergiahyödyn osoittamisesta", hän kertoi minulle. "Tutkijat kutsuvat sitä Q:ksi suurempi kuin yksi. Se ei ole riittävä edellytys kaupalliselle fuusioenergialle. Itse asiassa meidän on päästävä vähintään Q:ään, joka on suurempi kuin kymmenen. "Tavoittelemme Q-arvoa 25 optimaalista kaupallista fuusiota varten, jotta voimme tarjota jatkuvan energianlähteen kotitalouksille ja teollisuudelle."

Kelsall sanoo, että yritys on matkalla demonstroimaan puhdasta, verkkoon sopivaa sähköä 2030-luvun alkuun mennessä. "Pyörämäisellä tokamakilla on merkittäviä tehokkuusetuja matkalla kohti kustannustehokasta fuusioenergiaa kompakteissa voimalaitoksissa, jotka otetaan käyttöön maailmanlaajuisesti. Teknologiamme käyttää vahvoja magneettikenttiä plasman – fuusiopolttoaineen – säilyttämiseksi pallomaisessa tokamakissa, joka tuottaa jatkuvaa tehoa. Keskitymme nyt kehittämään kriittistä osaamista edistyneelle ST80-HTS-prototyyppifuusiolaitteellemme ja pilottitehtaan ST-E1:lle, kun pyrimme toimittamaan puhdasta, turvallista ja edullista fuusiota kaikille.

Milton Parkissa, joka sijaitsee aivan Oxfordin eteläpuolella ja Lontoon länsipuolella, Tokamak Energy perustettiin vuonna 2009. "Se oli spin-out Culhamin tutkimuslaboratorioista, jotka sijaitsevat toimistomme pohjoispuolella", Kelsall sanoo. "Laboratoriot ovat sidoksissa Oxfordin yliopistoon ja niillä on melko pitkä sukutaulu fuusioteknologian tutkimisessa useiden vuosikymmenien takaa. Olemme siis noin 13-vuotiaita. Vielä muutama vuosi sitten meitä oli vain parikymmentä ihmistä. Nyt meitä on yli 230 henkilöä, ja meillä on yli 20 kansallisuutta edustavia työntekijöitä, erilaisia ​​fyysikoita ja erilaisia ​​insinöörejä.

Tokamak Energyn liiketoiminta keskittyy kahden keskeisen teknologian ympärille: Yrityksen luoma ainutlaatuinen pallomainen Tokamak suojajärjestelmä; ja korkean lämpötilan suprajohtavat (HTS) magneetit, jotka ovat olennainen osa sen toimintaa. Sana "tokamak" on johdettu venäläisestä lyhenteestä "toroidaalinen kammio magneettikeloilla". Yksinkertaisimmillaan se on laite, joka on suunniteltu luomaan ja hillitsemään ydinreaktiota, joka simuloi Auringossa ja kaikissa muissa tähdissä tapahtuvaa plasmafuusiota.

Suprajohtavat magneetit on suunniteltu simuloimaan Auringon massiivista painovoimakenttää ja rajoittamaan plasmaa. Plasma syntyy tulisttamalla kaasumaista vetypolttoainetta, kunnes se muodostaa sähköisesti varautuneen plasman, aineen neljännen tilan, joka ei ole kiinteä, nestemäinen eikä kaasu. Tuloksena oleva ydinfuusioreaktio luo vain pienen radioaktiivisen signaalin, joka ei aiheuta pitkäaikaista, korkea-aktiivista jätettä tai siihen liittyviä loppusijoitusongelmia, jotka ovat yleisiä nykyiselle ydinfissioteknologialle.

Tokamak-perusteknologian tutkimus aloitettiin ensimmäisen kerran 1960-luvulla käyttämällä suojamoduuleita, jotka muistuttivat rengasmunkkeja. Tokamak Energy käyttää muunneltua versiota, joka on muodoltaan pallomainen, samanlainen kuin omena, jossa on ydin. Yhtiön nykyinen tavoite on saada käyttöön pieni jalanjälinen voimalaitos, joka pystyy toimittamaan 500 megawattia verkkoon 2030-luvun puoliväliin mennessä.

Kelsall sanoo, että "enintään yhden tai kahden jalkapallokentän kokoinen pieni jalanjälki" yhdistettynä minimaaliseen radioaktiivisuuteen, jätteisiin ja hävittämisongelmiin mahdollistaa laitosten sijoittamisen asutus- ja teollisuuskeskuksiin tai niiden lähelle, mikä vähentää dramaattisesti kustannuksia ja aikaa. suuren sähkönsiirtoinfrastruktuurin rakentamisen tarpeeseen liittyviä viiveitä.

Ei ole yllättävää, että Kelsall näkee sähkömarkkinat fuusioenergian ylivoimaisesti suurimpana markkinamahdollisuutena – ja tarpeena. "Tiedämme, että ilmastotavoitteidemme saavuttamiseksi maailman on sähköistettävä massiivisesti", hän sanoo. ”Myös tulevaisuuden verkkojemme on kasvattava merkittävästi. Näin ollen näemme, että sähkömarkkinat edustavat noin 60 prosenttia kaikista fuusiomarkkinoiden käytettävissä olevista mahdollisuuksista.

Vaikeasti päästöjä vähentävien teollisuusalojen, kuten teräksen, kemikaalien, sementin ja muiden alojen hiilidioksidipäästöt ovat fuusion toiseksi suurin mahdollinen palkinto. "Se jää usein huomiotta, mutta se on ratkaisevan tärkeää", Kelsall sanoo. "Näemme sen olevan 30 % globaaleista kohdemarkkinoistamme yhdistettyjen lämmön ja sähkön mahdollisuuksien ohella."

Mutta entä uusiutuvat energialähteet, tuuli ja aurinko? "Näkemyksemme on, että uusiutuvat energialähteet ovat edelleen todella tärkeitä, mutta haasteemme on se, että ne eivät yksin johda meitä globaalisti tarvitsemiimme tavoitteisiin", Kelsall vastaa. "Tämä ei koske vain ilmastoa. Tämä koskee myös energiavarmuutta.

”Ukrainan tilanne on muistuttanut meitä siitä, että kyse ei ole vain järjestelmäkustannusten alentamisesta, vaan fuusio täydentää uusiutuvaa energiaa. Tämä koskee myös kestävyyden, ketteryyden ja monipuolistamisen tarjoamista maailmanlaajuisessa energiahuollossa, jotta jos yksi energialähde katkaisee, emme ole täysin kriisissä. Se on nykymaailma, jossa meitä muistutetaan siitä, että energiavarmuus on kansallinen turvallisuus, ja luulen, että useita hallituksia on muistutettu siitä kantapään kautta. Eurooppa on ollut hyvin alttiina. Kysymys on siis ilmastotavoitteiden saavuttamisesta fuusiolla, joka täydentää olennaisesti uusiutuvia energialähteitä. Kyse on energiavarmuudesta. Kyse on alhaisemmista kustannuksista. Tämä on siis kolmio – sen on myös oltava edullinen.”

Kahden vuoden aikana siitä, kun hän aloitti Tokamak Energyn toimitusjohtajan roolin, Kelsall sanoo nähneensä sijoittajien kiinnostuksen ydinfuusiosektoria kohtaan dramaattisen kasvun. "Sijoittajien halukkuudessa ja kiinnostuksessa fuusioaluetta kohtaan on ollut erittäin merkittävää, mielestäni käsinkosketeltavaa muutosta viimeisen 12 kuukauden aikana", hän sanoo. "Sektorilla on viime vuosina tehty yli 5 miljardin dollarin osakesijoituksia, jotka ovat peräisin johtavilta institutionaalisilta, valtion varallisuuksilta ja strategisilta nimiltä sekä erittäin varakkailta vaikuttajilta ja vakiintuneilta energiayhtiöiltä – usein heidän pääomasijoitusyksiköidensä kautta."

Hän pitää myös erittäin rohkaisevina Euroopan ja viime aikoina myös Yhdysvaltojen hallitusten aloitteita fuusiotutkimuksen ja -kehityksen rahoituksen priorisoimiseksi. ”Kunnioitamme ja ihailemme todella ekosysteemiä, joka muodostuu Yhdysvalloissa. Meillä on ollut hienoja kumppanuuksia Illinoisin yliopiston ja Princeton Plasma Physics Laboratoryn, Oak Ridgen ja muiden kanssa, ja haluamme jatkaa tätä matkaa”, Kelsall sanoo.

"Yhdysvaltain hallitus on tunnustanut, että fuusio on geostrategisesti tärkeä, ja on käynnistänyt julkisen/yksityisen virstanpylväspohjaisen rahoitusohjelman, joka on analoginen aikaisemmasta ohjelmasta, joka lopulta tuotti SpaceX:n NASA:n ensisijaiseksi kiertoradalla toimivien alustojen toimittajaksi. Ja toinen suuri myönteinen asia on ilmeisesti inflaatiovähennyslaki, joka sisälsi 280 miljoonan dollarin rahoituksen, joka myönnettiin energiaministeriölle fuusiotutkimuksen ja -kehityksen edistämiseen.

Kaiken kaikkiaan se on yhä lupaavampi investointiympäristö fuusioenergian tutkimukseen ja kehitykseen nykyään osallistuville. Tokamak Energyn ja muiden pyrkivien fuusioyhtiöiden haasteena on osoittaa, että niiden teknologiat ja prosessit voivat saavuttaa nettoenergiahyötyjä, jotka tekevät niistä skaalautuvia taloudellisesti.

Kuten Kelsall sanoo, se on kilpajuoksua aikaa vastaan, joka kasvaa kiireellisemmin joka päivä.