מנכ"ל Tokamak Energy רואה ימים מבטיחים להיתוך גרעיני

עם כל החדשות האחרונות בנוגע להתקדמות בהיתוך גרעיני, כולל הודעת משרד האנרגיה כי מדענים במעבדה הלאומית לורנס ליברמור השיגו תגובת היתוך עם רווח אנרגטי נטו, הזדמנות שהתעוררה לאחרונה לראיין את כריס קלסל, מנכ"ל Tokamak Energy , נראה מקרי.

באימייל ביום שישי, כינה קלסל את הודעת ה-DOE "תוצאה מרשימה. אנחנו במירוץ נגד הזמן להפסקת דלקים מאובנים ולהפוך את ההיתוך לפתרון זמין עולמי לצרכי האנרגיה של העולם. התקדמות מסוג זה היא נהדרת עבור התעשייה כאשר יותר השקעות פרטיות וציבוריות זורמות לטכנולוגיית היתוך".

במהלך הראיון שלנו, שנערך לפני הודעת ה-DOE, קלסל הצביע על כך שרווח אנרגיה נטו שולי כמו זה שדווח על ידי ליברמור בשבוע שעבר (3.15 מגה-ג'אול של תפוקת אנרגיה מתפוקה של 2.05 מגה-ג'אול שנמסרה) הוא, עם זאת, חלק מהגודל. של רווח אנרגטי נטו שיש להשיג בסופו של דבר כדי להפוך טכנולוגיית היתוך לניתנת להרחבה באמת.

"זה לא רק על הוכחת רווח אנרגטי נטו," הוא אמר לי. "המדענים קוראים לזה Q גדול מאחד. זה לא תנאי מספיק לאנרגיית היתוך מסחרית. למעשה, אנחנו צריכים להגיע לפחות ל-Q גדול מעשר. "אנו שואפים ל-Q של 25 עבור היתוך מסחרי אופטימלי כדי לספק מקור אנרגיה קבוע לבתים ולתעשייה."

קלסל אומר שהחברה בדרך להפגין כוח נקי ומוכן לרשת עד תחילת שנות ה-2030. "לטוקמק הכדורי יש יתרונות יעילות משמעותיים בדרך לאנרגיית היתוך חסכונית בתחנות כוח קומפקטיות, שייפרסו ברחבי העולם. הטכנולוגיה שלנו משתמשת בשדות מגנטיים חזקים כדי להכיל את הפלזמה - דלק ההיתוך - בטוקאמק כדורי שיספק תפוקת כוח רציפה. כעת אנו מתמקדים בפיתוח הידע הקריטי עבור מכשיר ההיתוך המתקדם ST80-HTS שלנו ומפעל הפיילוט שלנו, ST-E1, כאשר אנו פועלים לאספקת היתוך נקי, מאובטח ובעלות נמוכה לכולם".

Tokamak Energy, שבסיסה בפארק מילטון, שנמצא ממש דרומית לאוקספורד וממערב ללונדון, נוסדה בשנת 2009. "זה היה ספין-אאוט ממעבדות המחקר של Culham שנמצאות ממש צפונית למיקום המשרד שלנו", אומר קלסל. "המעבדות קשורות לאוניברסיטת אוקספורד ויש להן אילן יוחסין ארוך למדי בחקירת טכנולוגיית היתוך, הנמשכת כמה עשורים אחורה. אז, אנחנו בערך בני 13. עד לפני כמה שנים היו לנו רק כמה עשרות אנשים. עכשיו אנחנו למעלה מ-230 אנשים, ויש לנו למעלה מ-20 לאומים של צוות, כולם סוגים שונים של פיזיקאים, כל סוגים שונים של מהנדסים."

העסקים של Tokamak Energy מתרכזים סביב שתי טכנולוגיות מפתח: מערכת הבלימה הכדורית הייחודית של Tokamak שיצרה החברה; והמגנטים המוליכים בטמפרטורה גבוהה (HTS) שהם חלק בלתי נפרד מתפקידו. המילה "טוקאמק" נגזרת מראשי תיבות רוסיים ל"תא טורואידאלי עם סלילים מגנטיים". זהו במונחים הפשוטים ביותר שלו מכשיר המיועד ליצירה והכלה של תגובה גרעינית המדמה את היתוך הפלזמה המתרחש בתוך השמש וכל שאר הכוכבים.

המגנטים המוליכים-על נועדו לדמות את שדה הכבידה המאסיבי של השמש ולהגביל את הפלזמה. הפלזמה נוצרת על ידי חימום-על של דלק מימן גזי עד שהיא יוצרת פלזמה טעונה חשמלית, המצב הרביעי של החומר, שאינו מוצק, נוזלי ואינו גז. תגובת ההיתוך הגרעיני שנוצרת יוצרת רק חתימה רדיואקטיבית קטנה שאינה מציגה פסולת ארוכת טווח ברמה גבוהה או בעיות סילוק קשורות המשותפות לטכנולוגיית הביקוע הגרעיני הנוכחית.

המחקר החל לראשונה על טכנולוגיית Tokamak הבסיסית בשנות ה-1960 של המאה ה-500 תוך שימוש במודולי בלימה שדומים לסופגניות טבעת. Tokamak Energy משתמש בגרסה שונה שצורתה כדורית, בדומה לתפוח בעל ליבה. היעד הנוכחי של החברה הוא להיות מסוגל להתחיל לפרוס צי של תחנות כוח בעלות טביעת רגל קטנה, כל אחת עם יכולת לספק 2030 מגה וואט לרשת עד אמצע שנות ה-XNUMX.

קלסל אומר כי טביעת הרגל הקטנה של "לא יותר ממגרש כדורגל אחד או שניים בגודל", בשילוב עם מינימליות של רדיואקטיביות, פסולת ודאגות לסילוק, יאפשרו את מיקומם של המפעלים במרכזי אוכלוסיה ותעשייה או בקרבתם, ובכך יפחיתו באופן דרמטי את העלויות והזמן. פיגורים הקשורים לצורך בבניית תשתית הולכה חשמלית גדולה.

באופן לא מפתיע, קלסל רואה בשווקי החשמל את ההזדמנות הגדולה ביותר בשוק - והצורך - לאנרגיית היתוך. "אנחנו יודעים שכדי לעמוד ביעדי האקלים שלנו, העולם יצטרך לחשמל באופן מסיבי", הוא אומר. "גם הרשתות העתידיות שלנו יצטרכו לגדול באופן משמעותי. אז אנחנו רואים ששוקי החשמל מייצגים כ-60% מסך הזדמנויות השוק הניתנות להתייחסות להיתוך".

שחרור הפחמן של מגזרים תעשייתיים שקשה להיפטר מהם כמו פלדה, כימיקלים, מלט ואחרים הוא הפרס הפוטנציאלי השני בגודלו של היתוך. "לעיתים קרובות מתעלמים מזה, אבל זה חיוני", אומר קלסל. "אנו רואים בכך 30% משוק היעד העולמי שלנו, לצד הזדמנויות משולבות של חום וכוח."

אבל מה לגבי אנרגיה מתחדשת, רוח ושמש? "השקפה שלנו היא שאנרגיה מתחדשת היא עדיין מאוד חשובה, אבל האתגר שיש לנו הוא שהם לבדם לא יביאו אותנו ליעדים שאנחנו צריכים בעולם", עונה קלסל. "זה לא קשור רק לאקלים. מדובר גם בביטחון אנרגטי.

"המצב המתמשך באוקראינה הזכיר לנו שלא מדובר רק בהורדת עלויות המערכת, כאשר היתוך פועל כהשלמה לאנרגיה מתחדשת. מדובר גם במתן חוסן, זריזות וגיוון באספקת האנרגיה העולמית, כך שאם מקור אנרגיה אחד יקצץ, אנחנו לא לגמרי במשבר. זה עולם היום שבו מזכירים לנו שביטחון אנרגיה הוא ביטחון לאומי, ואני חושב שמספר ממשלות קיבלו תזכורת על כך בדרך הקשה. אירופה הייתה מאוד חשופה. אז, זו השאלה של טיפול ביעדי אקלים עם היתוך המהווה השלמה מכרעת למקורות מתחדשים. זה קשור לביטחון אנרגטי. מדובר בעלויות נמוכות יותר. אז זו הטרילמה - זה גם צריך להיות סביר".

בשנתיים שחלפו מאז נכנס לתפקיד המנכ"ל ב-Tokamak Energy, קלסל אומר שהוא ראה עלייה דרמטית בהתעניינות המשקיעים במגזר ההיתוך הגרעיני. "היתה נטייה מאוד משמעותית, לדעתי, בתאבון המשקיעים ובעניין בחלל ההיתוך במהלך 12 החודשים האחרונים", הוא אומר. "למגזר היו בשנים האחרונות יותר מ-5 מיליארד דולר של השקעות במניות שהגיעו משמות מוסדיים, ריבוניים ושמות אסטרטגיים מובילים, כמו גם משפיענים בעלי הון גבוה במיוחד ובעלי אנרגיה - לעתים קרובות דרך יחידות הסיכון שלהם".

הוא גם מוצא את היוזמות של ממשלות באירופה ולאחרונה גם בארצות הברית לתעדף מימון למחקר ופיתוח הקשורים להיתוך מעודדות מאוד. "אנחנו באמת מכבדים ומעריצים את המערכת האקולוגית שמתגבשת בארה"ב. היו לנו כמה שותפויות נהדרות עם אוניברסיטת אילינוי ופרינסטון מעבדת פיזיקה לפזמה, Oak Ridge ואחרים, ואנחנו רוצים להמשיך את המסע הזה", אומר קלסל.

"ממשלת ארה"ב הכירה בכך שהיתוך הוא בעל חשיבות גיאו-אסטרטגית, והשיקה תוכנית מימון ציבורית/פרטית מבוססת אבני דרך שהיא אנלוגיה לתוכנית קודמת שהניבה בסופו של דבר את SpaceX כספקית המועדפת של נאס"א של פלטפורמות אספקת מסלול. והדבר החיובי הגדול הנוסף הוא כמובן חוק הפחתת האינפלציה, שכלל 280 מיליון דולר במימון שהוקצה למשרד האנרגיה לקידום מחקר ופיתוח היתוך".

בסך הכל, זוהי סביבת השקעה מבטיחה יותר ויותר עבור אלה העוסקים כיום במחקר ופיתוח של אנרגיית היתוך. האתגר של Tokamak Energy וחברות היתוך שואפות אחרות הוא להוכיח שהטכנולוגיות והתהליכים שלהם יכולים להשיג את הגדלים ברווחי האנרגיה נטו שיהפכו אותם לניתנים להרחבה בצורה כלכלית.

כפי שקלסל אומר, זה מרוץ נגד הזמן, כזה שגדל בדחיפות עם כל יום שעובר.