مدیرعامل توکامک انرژی روزهای امیدوارکننده ای را برای همجوشی هسته ای پیش رو می بیند

با تمام اخبار اخیر در مورد پیشرفت در گداخت هسته ای، از جمله اعلام وزارت انرژی مبنی بر اینکه دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور به یک واکنش همجوشی با انرژی خالص دست یافته اند، فرصتی که اخیرا برای مصاحبه با کریس کلسال، مدیر عامل توکامک انرژی ایجاد شده است. ، اتفاقی به نظر می رسید.

کلسال در ایمیلی در روز جمعه اعلامیه DOE را "نتیجه چشمگیر" خواند. ما در رقابتی با زمان برای حذف تدریجی سوخت‌های فسیلی و تبدیل همجوشی به یک راه‌حل در دسترس جهانی برای نیازهای انرژی جهان هستیم. پیشرفت با این ماهیت برای صنعت عالی است زیرا سرمایه‌گذاری‌های خصوصی و دولتی بیشتر در فناوری فیوژن جریان دارد.

در طول مصاحبه ما، که قبل از اعلام DOE انجام شد، کلسال اشاره کرد که یک افزایش انرژی خالص مانند آنچه که هفته گذشته توسط لیورمور گزارش شد (3.15 مگاژول انرژی خروجی از ورودی 2.05 مگاژول تحویل داده شده) با این حال، کسری از بزرگی است. سود خالص انرژی که در نهایت باید به دست آید تا یک فناوری همجوشی واقعا مقیاس پذیر شود.

او به من گفت: «این فقط برای اثبات سود خالص انرژی نیست. دانشمندان آن را Q بزرگتر از یک می نامند. این شرط کافی برای انرژی همجوشی تجاری نیست. در واقع، ما باید حداقل به Q بزرگتر از ده برسیم. ما به دنبال Q25 برای همجوشی تجاری بهینه هستیم تا منبع انرژی ثابتی برای خانه‌ها و صنعت فراهم کنیم.»

کلسال می‌گوید که این شرکت در مسیری است که تا اوایل دهه 2030 قدرت پاک و آماده شبکه را نشان دهد. توکامک کروی دارای مزایای بهره وری قابل توجهی در مسیر انرژی همجوشی مقرون به صرفه در نیروگاه های فشرده است که در سطح جهانی مستقر می شوند. فناوری ما از میدان‌های مغناطیسی قوی برای مهار پلاسما - سوخت همجوشی - در یک توکامک کروی استفاده می‌کند که توان خروجی پیوسته را ارائه می‌کند. ما اکنون بر روی توسعه دانش حیاتی برای دستگاه همجوشی پیشرفته ST80-HTS و کارخانه آزمایشی خود ST-E1 تمرکز کرده‌ایم، زیرا برای ارائه همجوشی تمیز، ایمن و کم‌هزینه برای همه کار می‌کنیم.

توکامک انرژی در سال 2009 در میلتون پارک، که درست در جنوب آکسفورد و غرب لندن قرار دارد، تأسیس شد. این آزمایشگاه‌ها وابسته به دانشگاه آکسفورد هستند و شجره‌نامه‌ای طولانی در بررسی فناوری همجوشی دارند که به چندین دهه قبل بازمی‌گردد. بنابراین، ما حدود 13 سال داریم. تا همین چند سال پیش ما فقط چند نفر داشتیم. اکنون ما بیش از 230 نفر هستیم و بیش از 20 ملیت کارمند داریم، همه انواع مختلف فیزیکدان، همه انواع مختلف مهندس."

تجارت توکامک انرژی حول دو فناوری کلیدی متمرکز است: سیستم مهار کروی کروی منحصر به فرد که این شرکت ایجاد کرده است. و آهنرباهای ابررسانا با دمای بالا (HTS) که بخشی جدایی ناپذیر از عملکرد آن هستند. کلمه "توکامک" از مخفف روسی "محفظه حلقوی با سیم پیچ های مغناطیسی" گرفته شده است. به عبارت ساده‌تر، دستگاهی است که برای ایجاد و مهار یک واکنش هسته‌ای طراحی شده است که همجوشی پلاسما را که در خورشید و همه ستارگان دیگر اتفاق می‌افتد، شبیه‌سازی می‌کند.

آهنرباهای ابررسانا برای شبیه سازی میدان گرانشی عظیم خورشید و محدود کردن پلاسما طراحی شده اند. پلاسما از حرارت دادن یک سوخت هیدروژن گازی تا زمانی که پلاسمای باردار الکتریکی، چهارمین حالت ماده، که نه جامد، نه مایع و نه گاز است، ایجاد می کند. واکنش همجوشی هسته‌ای که حاصل می‌شود تنها یک نشانه کوچک رادیواکتیو ایجاد می‌کند که هیچ گونه زباله بلندمدت، سطح بالا یا مسائل مربوط به دفع مرتبط با فناوری شکافت هسته‌ای فعلی را نشان نمی‌دهد.

تحقیقات برای اولین بار در دهه 1960 بر روی فناوری پایه توکامک با استفاده از ماژول های مهاری که شبیه دونات حلقه ای بودند آغاز شد. توکامک انرژی از نسخه اصلاح شده ای استفاده می کند که شکل کروی دارد، شبیه به یک سیب هسته دار. هدف کنونی این شرکت این است که بتواند ناوگانی از نیروگاه‌های کوچک را آغاز کند که هر کدام از آنها توانایی انتقال 500 مگاوات به شبکه را تا اواسط دهه 2030 دارند.

کلسال می‌گوید ردپای کوچک «بیش از یک یا دو زمین فوتبال در اندازه»، همراه با حداقل نگرانی‌های مربوط به رادیواکتیویته، زباله و دفع، استقرار نیروگاه‌ها را در نزدیکی یا نزدیک مراکز جمعیتی و صنعتی ممکن می‌سازد، بنابراین هزینه‌ها و زمان را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. تاخیرهای مربوط به نیاز به ایجاد زیرساخت های بزرگ انتقال برق.

جای تعجب نیست که کلسال بازارهای برق را بزرگترین فرصت و نیاز بازار برای انرژی همجوشی می داند. او می‌گوید: «ما می‌دانیم که برای دستیابی به اهداف اقلیمی خود، جهان باید به شدت برق‌دار شود. شبکه های آینده ما نیز باید به طور قابل توجهی رشد کنند. بنابراین می بینیم که بازارهای برق تقریباً 60 درصد از کل فرصت بازار آدرس پذیر برای ادغام را نشان می دهند.

کربن زدایی از بخش های صنعتی که به سختی کاهش می یابند مانند فولاد، مواد شیمیایی، سیمان و غیره دومین جایزه بزرگ بالقوه فیوژن است. کلسال می گوید: «اغلب نادیده گرفته می شود، اما بسیار مهم است. ما آن را به عنوان 30 درصد از بازار جهانی هدف خود در کنار فرصت های ترکیبی گرما و برق می بینیم.

اما انرژی های تجدید پذیر، باد و خورشید چطور؟ کلسال پاسخ می‌دهد: «نظر ما این است که انرژی‌های تجدیدپذیر هنوز واقعاً مهم هستند، اما چالشی که داریم این است که آنها به تنهایی ما را به اهدافی که در سطح جهانی نیاز داریم نمی‌رسانند». «این فقط مربوط به آب و هوا نیست. این نیز در مورد امنیت انرژی است.

«وضعیت جاری در اوکراین به ما یادآوری کرده است که این فقط کاهش هزینه‌های سیستم نیست، زیرا همجوشی به عنوان مکمل انرژی‌های تجدیدپذیر عمل می‌کند. این همچنین در مورد ارائه انعطاف پذیری، چابکی و تنوع در عرضه جهانی انرژی است، به طوری که اگر یکی از منابع انرژی قطع شود، ما به طور کامل در بحران نباشیم. دنیای امروزی است که در آن به ما یادآوری می شود که امنیت انرژی، امنیت ملی است، و من فکر می کنم به تعدادی از دولت ها این راه سخت یادآوری شده است. اروپا بسیار افشا شده است. بنابراین، این مسئله پرداختن به اهداف آب و هوایی با همجوشی است که مکملی حیاتی برای انرژی‌های تجدیدپذیر است. این در مورد امنیت انرژی است. این در مورد هزینه های کمتر است. بنابراین این سه راه است - همچنین باید مقرون به صرفه باشد.

کلسال می‌گوید در دو سالی که او به‌عنوان مدیرعامل توکامک انرژی برگزیده شد، شاهد افزایش چشمگیر علاقه سرمایه‌گذاران به بخش گداخت هسته‌ای بوده است. او می‌گوید: «من فکر می‌کنم عطف بسیار قابل‌توجهی در اشتهای سرمایه‌گذاران و علاقه به فضای همجوشی در 12 ماه گذشته وجود داشته است. این بخش در سال‌های اخیر بیش از 5 میلیارد دلار سرمایه‌گذاری در سهام داشته است که از طریق سازمان‌های برتر، ثروت مستقل و نام‌های استراتژیک، و همچنین تأثیرگذاران با ارزش خالص فوق‌العاده بالا و متصدیان انرژی - اغلب از طریق واحدهای سرمایه‌گذاری آنها به دست آمده است.»

او همچنین ابتکارات دولت‌ها در اروپا و اخیراً در ایالات متحده برای اولویت‌بندی بودجه برای تحقیق و توسعه مرتبط با همجوشی را بسیار دلگرم‌کننده می‌داند. ما واقعاً به اکوسیستمی که در ایالات متحده در حال ایجاد است احترام می گذاریم و آن را تحسین می کنیم. ما با دانشگاه ایلینویز و آزمایشگاه فیزیک پلاسما پرینستون، اوک ریج و دیگران همکاری های خوبی داشته ایم و می خواهیم این سفر را ادامه دهیم.

دولت ایالات متحده دریافته است که همجوشی اهمیت ژئواستراتژیکی دارد و یک برنامه بودجه مبتنی بر نقطه عطف عمومی/خصوصی را راه‌اندازی کرده است که مشابه برنامه قبلی است که در نهایت اسپیس ایکس را به عنوان تامین‌کننده ترجیحی ناسا برای سکوهای تحویل مداری معرفی کرد. و نکته مثبت دیگر آشکارا قانون کاهش تورم است که شامل 280 میلیون دلار بودجه اختصاص داده شده به وزارت انرژی برای پیشبرد تحقیق و توسعه همجوشی است.

در مجموع، امروزه این یک محیط سرمایه گذاری امیدوارکننده برای کسانی است که در حال تحقیق و توسعه انرژی همجوشی هستند. چالش توکامک انرژی و دیگر شرکت‌های مشتاق فیوژن این است که نشان دهند فناوری‌ها و فرآیندهای مربوطه می‌توانند به مقادیری در سود خالص انرژی دست یابند که آن‌ها را به روشی اقتصادی مقیاس‌پذیر می‌کند.

همانطور که کلسال می گوید، مسابقه ای با زمان است، مسابقه ای که هر روز که می گذرد بر شدت آن افزوده می شود.