Pacific Fusion находит более дешевый способ заставить работать термоядерный реактор

Самый большой вопрос, связанный с термоядерной энергией, остается без ответа: как гарантировать, что стоимость запуска термоядерной реакции не превысит цену, по которой вы можете продать энергию?

У многих людей есть идеи, но никто еще не воплотил их в жизнь. Например, компания Commonwealth Fusion Systems достаточно уверена в том, что строит огромный реактор стоимостью несколько сотен миллионов долларов. Но устройство не включается до следующего годаоставив пока вопрос без ответа.

Другие компании, основанные совсем недавно, полагают, что у них есть шанс построить термоядерную электростанцию за меньшие деньги, в том числе Тихоокеанский фьюжн. Сегодня компания объявила о результатах серии экспериментов, проведенных ею в Национальных лабораториях Сандии, которые, по ее словам, позволят исключить некоторые дорогостоящие части ее подхода. Компания эксклюзивно поделилась результатами с >.

Энергия термоядерного синтеза обещает генерировать большие объемы электроэнергии круглосуточно и без выходных и доставлять ее способом, знакомым сегодняшним операторам электросетей. Большинство термоядерных стартапов планируют запустить свою первую коммерческую термоядерную электростанцию в начале-середине 2030-х годов.

Пасифик Фьюжн – это преследуя подход известный как импульсный термоядерный синтез с инерционным удержанием (ICF). По своей сути он похож на эксперименты было проведено в Национальном центре зажигания (NIF). Компания сжимает небольшие топливные гранулы в быстрой последовательности, и это сжатие заставляет атомы внутри топлива сливаться и выделять энергию.

Но там, где NIF использует лазеры для запуска сжатия, Pacific Fusion хочет использовать мощные импульсы электричества. Эти импульсы создадут магнитное поле, окружающее топливную таблетку размером с карандашный ластик, заставляя ее сжиматься менее чем за 100 миллиардных долей секунды.

«Чем быстрее вы сможете его взорвать, тем горячее он станет», — рассказал > Кейт ЛеЧиен, соучредитель и технический директор Pacific Fusion.

Одна из проблем ICF с импульсным управлением заключается в том, что для правильной работы процесса обычно требуется некоторый толчок. Чтобы создать условия в топливной таблетке, достаточно горячие для термоядерного синтеза, исследователи использовали лазеры и магниты, чтобы предварительно нагреть ее. «Это всего лишь немного энергии, просто чтобы придать ей небольшой импульс, прежде чем вы ее сожмете», — сказал ЛеЧьен, порядка 5–10% от общей энергии.

Но добавленные лазеры и магниты повышают сложность, стоимость и требования к техническому обслуживанию машины, что значительно затрудняет продажу электроэнергии по конкурентоспособным ценам.

Поэтому в ходе экспериментов в Сандиа компания Pacific Fusion изменила конструкцию цилиндра, в котором заключена топливная таблетка, и отрегулировала подаваемый в него электрический ток. Перед мощным импульсом электричества, который зажигает реакцию термоядерного синтеза, компания позволила небольшому количеству магнитного поля просочиться в топливо, прежде чем сжать его, нагревая в процессе.

«Мы можем внести очень незначительные изменения в конструкцию этого цилиндра, которые позволят магнитному полю просачиваться или просачиваться в топливо до его сжатия», — сказал ЛеЧьен.

Топливо Pacific Fusion загружается в пластиковую мишень, обернутую алюминием. Изменяя толщину алюминия, компания может регулировать, какая часть магнитного поля попадает в топливо. По словам ЛеЧьена, гильза должна быть изготовлена с определенной точностью, но без каких-либо сумасшедших усилий — что-то вроде того, что требуется для гильзы пули .22 калибра. «Этот процесс оттачивался, производился и совершенствовался более 100 лет», — добавил он.

Изменения существенно не меняют количество энергии, которое Pacific Fusion необходимо доставить к цели. «Не требуется много энергии, чтобы позволить этому магнитному полю попасть в центр топлива», — сказал он. «Это крошечная доля, намного меньше 1%. Это очень, очень, очень маленькая часть общей энергии в системе, поэтому она практически незаметна».

По его словам, отказ от магнитной системы упростит саму систему и требования к ее обслуживанию, что окажет умеренное влияние на общую стоимость. Но отказ от лазера значительно сократит расходы. «Масштаб лазера [needed] предварительный нагрев систем такого типа с высоким коэффициентом усиления обойдется примерно в 100 миллионов долларов».

ЛеЧьен сказал, что подобные эксперименты также помогают уточнить моделирование компании, чтобы убедиться, что оно соответствует тому, что происходит в реальном мире. «Многие люди моделировали вещи и говорили: «О, это сработает или то сработает», — сказал он. “Это совсем другая игра – моделировать что-то, создавать, тестировать и заставлять работать. Замкнуть этот цикл сложно”.