Пройдет совсем немного времени, прежде чем первая электростанция, использующая энергию термоядерного синтеза для выработки электроэнергии, будет запущена в эксплуатацию. Компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) объявила, что ее термоядерный реактор будет готов к началу 2030-х годов.
Фото: Commonwealth Fusion Systems
Затем компания хочет подключить к общественной электросети термоядерную электростанцию мощностью 400 МВт в американском штате Вирджиния. План предусматривает, что через 8–10 лет более 150 000 домохозяйств будут получать электроэнергию за счет термоядерной энергии.
Но до этого еще предстоит пройти долгий путь, и пока неясно, чем закончится этот амбициозный проект. CFS даже не завершила строительство предшественника планируемого реактора, не говоря уже о вводе его в эксплуатацию.Необходимых согласований на создание объекта и денег пока нет.
Более того, компании еще предстоит ответить на главный вопрос: как можно извлечь из синтеза атомов больше энергии, чем используется для зажигания и поддержания необходимой плазмы?
Первоначально CFS хотела показать, как эта технология будет работать в 2025 году. Текущий график предусматривает, что испытательный реактор SPARC впервые в 2027 году будет производить больше энергии, чем требуется для его работы.
Если этот рубеж будет достигнут, возникнут дополнительные вопросы. Как реактор и используемые материалы ведут себя в обычном режиме? Достаточно ли прочна конструкция, чтобы выдержать постоянную бомбардировку нейтронами высокой энергии и чрезвычайно высокие температуры плазмы в долгосрочной перспективе?
В любом случае, CFS опирается на классический реактор токамак. С помощью мощных магнитов облако горячей плазмы удерживает форму так, чтобы не касаться стенок. При температуре 150 миллионов градусов по Цельсию любой материал расплавится.
Когда атомы сливаются, выделяется так много тепла, что температура в 150 миллионов градусов по Цельсию поддерживается в результате цепной реакции. Часть тепла отводится на испарение воды, которая, в свою очередь, приводит в движение паровую турбину. В результате этого процесса генерируется электрический ток. Часть тока используется для покрытия энергетических потребностей магнитного поля, стабилизирующего плазму. Но большая часть должна поступать в энергосистему.
Системы термоядерного синтеза Fusion Systems появились в результате исследований в знаменитом Массачусетском технологическом институте (MIT). С момента основания компании в 2018 году было привлечено более $2 млрд.
Однако для планируемой электростанции потребуется больше денег. Нынешнее смелое заявление о начале эксплуатации системы призвано привлечь новый капитал. Среди самых известных инвесторов — Билл Гейтс и Google. Они инвестировали капитал в CFS несколько лет назад.