От сто години се говори за потенциала на термоядрената енергия, но досега човечеството не е получило евтина и чиста енергия, която веднъж завинаги да реши енергийния проблем.
Тази мечта скоро ще се превърне в реалност, казва Мелани Уиндридж, директор на британския отдел на Асоциацията на изследователите на термоядрения синтез и комуникационен консултант на частната компания Tokamak Energy.
Тя говори за това в бюлетина на МААЕ. С разрешението на изданието представяме разговора с леки съкращения.
— Има един стар виц, че термоядреният синтез е технология, която винаги се нуждае от още 30 години.
- Тази класическа шега е малко тъжна – всъщност вече има определени постижения. Има различни фактори, които правят възможно ускоряването на напредъка в областта на термоядрения синтез.
Първо, науката напредна, сега имаме добро разбиране за физиката на плазмата и с помощта на такива концептуални разработки като токамаците беше възможно да се започнат термоядрени реакции. Освен това се появиха нови технологии. Високопроизводителните изчисления направиха възможно подобряването на процесите на симулация и симулация на плазма. Изкуственият интелект и машинното обучение допринасят за оптимизирането и управлението на операциите. Високотемпературните свръхпроводници могат да създадат много по-силни магнитни полета за по-сигурно задържане на термоядреното гориво.
Много по-мощни и ефективни лазери, които съществуват днес, биха могли да стимулират развитието на инерционния синтез, а напредъкът в индустриалното производство може да помогне за намаляване на разходите за експерименти и бъдещи електроцентрали за термоядрен синтез.
Важно е да се отбележи, че обществеността проявява все по-голям интерес към технически решения за подпомагане на борбата с изменението на климата и правителствата си поставят цели за нулеви емисии. Fusion също се преследва от частния сектор, който досега е успял да привлече около 2 милиарда долара инвестиции. Асоциацията на изследователите на термоядрения синтез има около 25 члена и дори нефтените и газовите компании започват да проявяват интерес към термоядрения синтез.
- За да се справят с изменението на климата, много страни се стремят да постигнат широкомащабна декарбонизация до 2030 г. и въглеродна неутралност до 2050 г. Не е ли късно да се появи термоядрената енергия, за да се промени нещо поне до средата на века?
- Руският физик Лев Арцимович веднъж каза: „Термоядрената енергия ще се появи, когато стане наистина необходима на човечеството.“ Мисля че е. В идеалния случай би било хубаво да се реши проблемът с термоядрения синтез преди 30 години, тогава днес тази технология ще бъде готова за масово внедряване. Но в миналото условията за синтез все още не бяха узрели и нямаше подходящи стимули и възможности.
Дори ако термоядрената енергия не е налична дотогава, за да допринесе за постигане на целите за 2050 г., тя ще бъде търсена през втората половина на века, когато търсенето на енергия ще нарасне още повече. Но трябва да положим всички усилия сега, за да гарантираме, че електроенергията, произведена от ядрен синтез, ще влезе в разпределителната мрежа преди 2050 г.
— Какви пречки могат да попречат на развитието на технологиите и как могат да бъдат преодолени?
— На различните етапи има редица трудности. Първата задача е да получим в процеса на термоядрена реакция повече енергия, отколкото влагаме в нея. Ние наричаме това гранично равновесие. След превишаване на точката на равновесие ще трябва да изградим пилотна станция, която може да генерира електричество. След като това е успешно, може да се планира търговско внедряване.
За да се премине от равновесие към получаване на първото електричество, е необходимо да се решат такива технически проблеми като начини за извличане на енергия и „възпроизвеждане“ на тритий. Условията, при които се осъществява термоядреният синтез, също създават трудности по отношение на избора на материали. Изисква екстремно нагряване и охлаждане, ако използвате свръхпроводящи магнити, както и силни магнитни полета. Енергийните неутрони обаче са най-големият проблем, тъй като те могат да бъдат много разрушителни за материалите. Много е вероятно от време на време да сменим някои компоненти на електроцентралите, така че трябва да проектираме агрегат, в който това да става бързо, лесно и икономично.
В допълнение към физиката и инженерните проблеми общността на термоядрения синтез също трябва да изработи регулаторни въпроси с правителствата, така че когато сме готови да строим, да няма пречки пред лицензирането. И накрая, има такъв аспект като общественото признание, което гарантира, че хората също подкрепят развитието на термоядрената енергия. Трябва да помислим върху всички тези проблеми и да говорим за тях сега. Това е, което правим.
Почти 800 милиона души по света нямат надежден достъп до електричество. Дали синтезът е решението за тези хора?
— Когато Рейгън и Горбачов замислиха международния проект в областта на термоядрения синтез ITER през 1985 г. в Женева по време на прочутата среща край камината, те декларираха, че биха искали да осигурят енергията на термоядрения синтез за цялото човечество и тази цел остава актуална . В рамките на ITER е планирана образователна програма, отворена за всички страни, насочена към подготовка на перспективни кадри в областта на термоядрения синтез. Това е важна задача, ако планираме да въведем термоядрена енергия по света.
Сътрудничеството между публичния и частния сектор вече започва да се оформя за намаляване на разходите и споделяне на рисковете. В развиващите се страни това сътрудничество ще бъде особено важно и вероятно ще изисква междуправителствена помощ.
