Фюжън компаниите постигнаха значителни крачки в началото на 2022 г., след като набраха забележителните 2,8 милиарда долара през 2021 г. През тези първи няколко месеца Joint European Torus (JET) счупи 24-годишния рекорд за термоядрен синтез – генерирайки най-високият устойчив енергиен импулс на синтеза; First Light Fusion демонстрира синтез; и HB11 Energy демонстрираха синтез на водород и бор-11 с помощта на високомощни лазери - произвеждайки 10 пъти повече синтез от очакваното. Освен това има приток на капитал в подкрепа на справянето с критични инженерни предизвикателства, като First Light Fusion, Marvel Fusion и Kyoto Fusioneering всички събраха значителни кръгове финансиране само през февруари.
Ядреният синтез може да осигури изключително необходим, изобилен източник на енергия с нулеви въглеродни емисии без риск от ядрена авария или дълготрайни радиоактивни отпадъци. ITER, проектът за синтез на токамак, подкрепен от 35 нации, посочва, че термоядрена реакция освобождава четири милиона пъти повече енергия от изгарянето на въглища, нефт или газ. Технологията Fusion е нова и скъпа и следователно изисква големи количества капитал, за да се намали рискът на технологията и да се ускори пътя към комерсиализацията. Докато неотдавнашната правителствена подкрепа – като тази от 50 милиона долара, предоставени от Министерството на енергетиката на САЩ съгласно инструкциите на плана на администрацията на Байдън-Харис за комерсиална термоядрена енергия – хвърля светлина върху необходимостта от ускоряване на развитието на термоядрената технология, правителственото финансиране бледнее в сравнение с милиарди долари капиталови компании набират чрез частни инвеститори. Планирането на Белия дом за публично-частно партньорство в термоядрения синтез и допълнителната правителствена подкрепа може да бъде от решаващо значение за подпомагане на демонстрационните термоядрени и пилотни проекти, за да докаже потенциала си като източник на базова енергия.
Въпреки че не всички в общността на термоядрения синтез са съгласни кой ще достигне първи положителния праг на нетна печалба на енергия или комерсиален статус, всички са съгласни, че термоядреният синтез вече не е 20-годишна игра на изчакване, до голяма степен поради въздействието на компютрите мощност за поддържане на разширено моделиране. Всяка компания има различни пътища и предизвикателства, за да стигне до етапите на синтез, печалба и търговски етапи.
Наука & Инженеринг
Базираната в Калифорния TAE Technologies разработва усъвършенстван задвижван от лъч реактор с обърната конфигурация на полето с цел използване на водородно-борен горивен цикъл. Текущата платформа за синтез на TAE, Norman, беше успешно използвана за експерименти с по-висока температура и нейният наследник, Copernicus, ще бъде използван за продължаване на тези експерименти. Платформата от седмо поколение на TAE, Da Vinci, има за цел както да демонстрира термоядрения синтез, така и нетната печалба на енергия. Da Vinci се очаква да бъде онлайн някъде през 2027 или 2028 г. и ще се справи с инженерните предизвикателства, свързани с използването на гориво водород-бор-11. Основателят на TAE, Хари Хамлин, вярва, че тяхното основно предимство е използването на водородно-борно гориво, тъй като позволява реакция на неутронен синтез.
HB11 Energy по подобен начин използва гориво водород-бор-11, но с лазерно запалена, нетермична стартова реакция. Както бе споменато по-рано, компанията демонстрира реакция на нетермичен синтез по-рано тази година и произведе 10 пъти повече термоядрен синтез от очакваното, което представлява забележително висока печалба от 0,05%. Целта на HB11 е да използва тяхната реакция за създаване на електричество чрез директно преобразуване на зареден хелий. Симулациите и изчислителната мощност, които значително ускориха експерименталните открития за по-утвърдени проекти на реактори като токамак, все още не са зрели за технологията на HB11. Основателят на HB11, Уорън Макензи, каза пред Cleantech Group, че компанията се стреми да набере финансиране тази година, за да усъвършенства няколко целеви концепции, които се считат за максимизиране на печалбата (Q). Разработването на тези симулации ще бъде инструмент за изучаване на науката зад техните реакции и оптимизиране на целеви дизайн, който може да достигне печалба от нетната енергия и повече.
За разлика от използването на гориво водород-бор-11 от TAE и HB11, First Light Fusion и General Fusion използват гориво деутерий-тритий (DT) за захранване техните реакции. Докато реакцията водород-бор е неутронна, DT реакцията произвежда неутрони и следователно изисква процес за улавяне на енергията от неутроните, за да се избегне повреда на реактора.
First Light Fusion създава синтез чрез изстрелване на снаряд по DT горивна топка, причинявайки ударна вълна и колапс на кухина, което води до синтез. Както беше посочено по-рано, те са доказали фундаменталната физика на този принцип, потвърден от Службата за атомна енергия на Обединеното кралство на 6th април 2022 г. Подходът дава възможност за много опростен дизайн на инсталация, базиран на разтопен литий “ waterfall”, който покрива 99% от неговата реакционна обиколка, за да се справи с проблема с неутронната крехкост. Барт Маркус, председател на First Light, вярва, че ключът към бързото развитие на тази технология е „…способността да симулираме нашата реакция, тя ни позволява да повтаряме геометрията и материалите и да изпълняваме около 2000 повторения in silico за всеки физически експеримент .” Следващата стъпка на First Light е печалба, която ще ги накара да използват инженерство, за да подобрят прецизността на последователното постигане на горивната цел. Графикът на компанията за термоядрен синтез ги вижда в нетна печалба в средата до по-късните 2020 г. и поради дизайна им Барт ги вижда на път да започнат изграждането на търговски завод в този момент.
Базираният на BC General Fusion използва импулсен процес с плазмен инжектор и система за компресия за компресиране и нагряване на плазмата до условия на синтез. Компанията постига тази компресия с колабираща течна метална стена, изработена от оловен литий. Течният метален слой едновременно действа като щит на неговия реактор и забавя неутроните, произведени в неговата реакция, захранвана с DT, и абсорбира тяхната енергия. През януари General Fusion обявиха, че са демонстрирали инженерните възможности, необходими за мащабиране на своя компресионен прототип до пълна енергийна система. Изпълнителният директор Кристофър Моури казва, че фокусът на компанията е върху нейната стратегия за комерсиализация, тъй като наскоро обяви изграждането на своя демонстрационен завод в мащаб 70% от търговски завод. Демонстрационният завод ще бъде изграден в Обединеното кралство, за да използва опит и талант във веригата за доставки от Joint European Torus (JET), докато затваря. General Fusion ще използва завода като възможност за справяне с инженерните предизвикателства, свързани със свързването на неговите две доказани системи, плазмения инжектор и системата за компресиране, и очаква да бъде онлайн през 2026/2027 г.
Друга скорошна пазарна активност
Проверявайте...
Едно голямо предизвикателство, пред което са изправени иноваторите, използващи тритиево гориво, е размножаването на тритий. Компании като First Light Fusion и General Fusion се занимават с този проблем, като бомбардират своя литий с неутронния страничен продукт на реакцията, за да произведат достатъчно тритиево гориво за поддържане на електроцентрала. Kyoto Fusioneering, стартираща компания, създадена от университета в Киото, не разработва термоядрен реактор, а по-скоро проектира и проектира технологии, които ще бъдат от решаващо значение за успеха на реакторите токамак. Киото възнамерява да лицензира своето SCYLLA Advanced Self-Cooled Blanket на компании за синтез на токамак, за да осигури самодостатъчност с тритий, да позволи работа при висока температура (~1000°C) и да намали неутронната крехкост. Компанията набра 11,7 милиона долара в кръг от серия B през февруари, воден от Coral Capital, и получи 7 милиона долара в договори за заем от Kyoto Bank, Sumitomo и MUFG Bank.
