Когда Fusion Energy осветит наши дома?

Исследовать

Один вопрос для Томас Николас, физик-вычислитель плазмы и бывший исследователь термоядерного синтеза, который сейчас изучает климатологию в Колумбийском университете. Он был ведущим автором статьи 2021 года: «Пересмотр роли ядерного синтеза в возобновляемой энергетике».

В изображении тела — *Фото предоставлено Томасом Николасом*

Когда термоядерная энергия осветит наши дома?

я был рад видеть, что недавно исследователи из Ливерморской лаборатории Лоуренса достигли цели воспламенения термоядерного синтеза. Но я чувствовал, что реакция была несколько непропорциональной. Часть контекста, которую многие упустили из виду, заключается в том, что многомиллиардный Национальный фонд зажигания был разработан для достижения этой цели с самого начала, поэтому «зажигание» в его названии. Все эти затаившие дыхание заголовки о том, ускорит ли это процесс термоядерного синтеза, кажутся ироничными в контексте того, что на самом деле он на десятилетие отстает от того, что было обещано, когда эта штука была построена в 2009 году. Когда термоядерная энергия сможет осветить наши дома, зависит от того, имеете ли вы в виду: график первое энергопроизводящее устройство или значительное развертывание в мире. Это две очень разные вещи.

В случае термоядерного синтеза — поскольку это крупный инфраструктурный проект с большими капитальными затратами, и вы будете строить детали с длительным сроком службы — скорость его масштабирования будет очень низкой при разумных экономических затратах. проекция того, как вы попытаетесь сделать его прибыльным. Это противоположность солнечным панелям, ветряным турбинам и т. д., где их можно быстро построить. У них короткий период полураспада — они перестают работать относительно быстро по сравнению с большими бетонными ядерными реакторами. Но это означает, что их коэффициент замещения очень высок. Коэффициент замещения определяет, насколько быстро вы можете масштабироваться в первую очередь. Если вы хотите эффективно финансировать строительство заводов для атомных электростанций, то вы будете финансировать только то количество, которое сможет удовлетворить вашу возможную норму замещения после того, как вы достигнете насыщения рынка.

Чем дольше термоядерные предприятия ждут выхода на рынок, тем ниже будет стоимость возобновляемой энергии.

Активы с более коротким жизненным циклом легче быстро масштабировать, потому что есть больше причин строить для них больше заводов. Смысл термоядерного синтеза в том, что разница между первым реактором, который производит энергию, и сотнями реакторов по всему миру, которые производят значительное количество энергии в сетях, по любым разумным оценкам составляет около 50 лет. Это не значит, что, построив первый, вы можете сразу же построить еще 100, потому что это не имеет смысла на разных уровнях, включая экономику. В какой-то степени коммерческие предприятия термоядерного синтеза работают наперегонки: чем дольше они ждут, чтобы выйти на рынок, тем ниже будет стоимость возобновляемой энергии к тому времени, когда они туда доберутся. Но это не означает, что есть какой-то момент времени, когда они станут совершенно неактуальными, потому что они не относятся к одной и той же категории производства. Возобновляемые источники энергии являются прерывистыми. Одним из преимуществ слияния является то, что вы можете включать и выключать его, когда захотите.

Уместный вопрос, который следует задать: насколько нам нужно будет полагаться на термоядерный синтез, когда он будет готов, учитывая нашу будущую зависимость от возобновляемых источников энергии? Возобновляемая энергия становится намного дешевле. Он очень быстро расширяется. Все прогнозы, даже от экономически консервативных групп, предполагают, что тот факт, что цены упали до сих пор, означает, что мы продолжим их повышать. Кроме того, изменение климата является дополнительным стимулом для того, чтобы сделать все возможное, чтобы масштабировать их как можно быстрее. Роль термоядерного синтеза не будет заключаться в следующем: «О, мы его изобрели. Давайте не будем строить больше ветряных турбин». Это было бы так: «Мы изобрели это. Является ли это лучшим способом, чем наши альтернативные варианты, чтобы заполнить пробелы и предоставить последнюю часть?»

Совершенно очевидно, что к 2100 году у нас будет довольно много возобновляемых источников энергии. Допустим, в среднем 70 процентов электроэнергии вырабатывается за счет ветра и солнца. Тогда возникает вопрос: каковы остальные 30 процентов и как туда впишется термоядерный синтез? Допустим, вы построили свой первый серьезный прототип термоядерной установки в 2040 или 2050 году, что само по себе является лишь очень неопределенной догадкой. Затем вы должны масштабировать свои заводы один за другим, и вы ожидаете, что их коммерческая жизнь будет измеряться многими десятилетиями. У нас есть ядерные установки, срок службы которых был увеличен, так что мы ожидаем, что они будут работать почти 100 лет. Если вы спросите: «Сколько времени потребуется при таком темпе расширения, чтобы получить 10 или 20 процентов электроэнергии страны за счет синтеза?» тогда вы говорите о 2100 году.