Společnosti zabývající se fúzí udělaly na začátku roku 2022 významný pokrok poté, co v roce 2021 získaly mezník ve výši 2,8 miliardy USD. V těchto prvních měsících překonal Joint European Torus (JET) 24 let starý rekord v oblasti fúze – generování vůbec nejvyšší trvalý fúzní energetický puls; First Light Fusion předvedl fúzi; a HB11 Energy prokázaly fúzi vodíku a boru-11 pomocí vysoce výkonných laserů – produkují 10x více fúze, než se očekávalo. Kromě toho došlo k přílivu kapitálu na podporu řešení kritických technických výzev, přičemžFirst Light Fusion,Marvel Fusion a Kyoto Fusioneering jen v únoru získaly významná kola financování.
Fúze může poskytnout velmi potřebný, vydatný a bezuhlíkový zdroj energie pro základní zatížení bez rizika jaderné havárie nebo radioaktivního odpadu s dlouhou životností. ITER, projekt tokamakové fúze podporovaný 35 státy, poukazuje na to, že fúzní reakce uvolňuje čtyři milionykrát více energie než spalování uhlí, ropy nebo plynu. Technologie fúze je nová a drahá, a proto vyžaduje velké množství kapitálu, aby se zbavila rizika její technologie a urychlila cesta ke komercializaci. Zatímco nedávná vládní podpora – jako například 50 milionů dolarů poskytnutých od US DOE podle pokynů plánu Biden-Harrisovy administrativy pro komerční energii z jaderné syntézy – vrhá světlo na potřebu urychlit vývoj technologie jaderné syntézy, vládní financování bledne ve srovnání s prostřednictvím soukromých investorů získávají kapitálové společnosti miliardy dolarů. Plánování partnerství veřejného a soukromého sektoru v oblasti jaderné syntézy v Bílém domě a dodatečná vládní podpora by mohly být zásadní při napomáhání demonstracím a pilotním projektům jaderné syntézy s cílem prokázat její potenciál jako zdroje energie základního zatížení.
Ačkoli ne všichni v komunitě zabývající se fúzí souhlasí s tím, kdo dosáhne kladného čistého energetického zisku nebo komerčního statusu jako první, všichni souhlasí s tím, že fúze již není 20letou čekací hrou, z velké části kvůli dopadu výpočetní techniky. výkon pro podporu pokročilého modelování. Každá společnost má různé cesty a výzvy, jak se dostat do fáze fúze, zisku a komerční fáze.
Science & Engineering
Kalifornská TAE Technologies vyvíjí pokročilý reaktor s reverzní konfigurací pole s paprskem poháněným reaktorem s cílem využívat vodík-borový palivový cyklus. Současná fúzní platforma TAE, Norman, byla úspěšně použita pro experimenty s vyšší teplotou a její nástupce, Copernicus, bude použit k pokračování těchto experimentů. Platforma sedmé generace společnosti TAE, Da Vinci, má za cíl demonstrovat fúzi a čistý energetický zisk. Očekává se, že Da Vinci bude online někdy v roce 2027 nebo 2028 a bude řešit technické problémy související s používáním paliva vodík-bor-11. Zakladatel TAE, Harry Hamlin, věří, že jejich klíčovou výhodou je použití paliva s vodíkem a borem, protože umožňuje aneutronickou fúzní reakci.
HB11 Energy podobně využívá palivo vodík-bor-11, ale s laserem zapálenou, netepelnou startovací reakcí. Jak již bylo zmíněno, společnost prokázala netepelnou fúzní reakci na začátku tohoto roku a vyrobila 10x více fúze, než se očekávalo, což představuje pozoruhodně vysoký zisk 0,05 %. Cílem HB11 je využít jejich reakce k vytvoření elektřiny přímou přeměnou nabitého helia. Simulace a výpočetní výkon, které značně urychlily experimentální zjištění u zavedenějších návrhů reaktorů, jako je tokamak, ještě nejsou pro technologii HB11 zralé. Zakladatel HB11, Warren McKenzie, řekl Cleantech Group, že společnost se letos snaží získat finanční prostředky na vylepšení několika cílových konceptů, o kterých se uvažuje, aby maximalizovaly zisk (Q). Vývoj těchto simulací bude sloužit ke studiu vědy za jejich reakcemi a optimalizaci cílového návrhu, který může dosáhnout čistého energetického zisku a ještě více.
Na rozdíl od paliva s vodíkem a borem 11 využívajících TAE a HB11, First Light Fusion a General Fusion používají k pohonu palivo deuterium-tritium (DT) jejich reakce. Zatímco reakce vodík-bor je aneutronická, DT reakce produkuje neutrony, a proto vyžaduje proces zachycování energie z neutronů, aby nedošlo k poškození reaktoru.
First Light Fusion vytváří fúzi vystřelením projektilu na pelety paliva DT, což způsobí rázovou vlnu a kolaps dutiny, což vede k fúzi. Jak již bylo uvedeno, prokázali základní fyziku tohoto principu, potvrzeného britským úřadem pro atomovou energii dne 6. dubnath, 2022. Tento přístup umožňuje značně zjednodušený návrh elektrárny na bázi roztaveného lithia. vodopád“, který pokrývá 99 % jeho reakčního obvodu, k řešení problematiky neutronového křehnutí. Bart Markus, předseda First Light, věří, že klíčem k rychlému vývoji této technologie je „...schopnost simulovat naši reakci, umožňuje nám to iterovat geometrii a materiály a provést přibližně 2 000 iterací in silico pro každý fyzikální experiment. .“ Dalším krokem First Light je zisk, díky kterému budou využívat inženýrství ke zlepšení přesnosti důsledného zasahování cíle v oblasti paliva. Časová osa fúze společnosti je zaznamenává čistý zisk v polovině až později 2020 a Bart je díky svému designu vidí na cestě k zahájení výstavby komerčního závodu v tu chvíli.
Společnost General Fusion založená na BC využívá pulzní proces s plazmovým injektorem a kompresním systémem ke kompresi a zahřátí plazmy na podmínky fúze. Této komprese společnost dosahuje hroutící se tekutou kovovou stěnou vyrobenou z olovnatého lithia. Vrstva tekutého kovu působí jako štít jeho reaktoru a zpomaluje neutrony produkované při jeho DT-fueled reakci a absorbuje jejich energii. V lednu společnost General Fusion oznámila, že prokázala inženýrské schopnosti nezbytné pro škálování jejího prototypu komprese na plný napájecí systém. Generální ředitel Christofer Mowry říká, že se společnost zaměřuje na svou strategii komercializace, protože nedávno oznámila výstavbu své demonstrační továrny v rozsahu 70 % komerčního závodu. Demonstrační závod bude postaven ve Spojeném království, aby čerpal ze zkušeností a talentů dodavatelského řetězce z Joint European Torus (JET), jakmile bude uzavřen. General Fusion využije továrnu jako příležitost k řešení technických problémů souvisejících s propojením jejích dvou osvědčených systémů, plazmového vstřikovače a kompresního systému, a očekává se, že bude online v roce 2026/2027.
Další nedávné aktivity na trhu
Sledujte…
Jednou z hlavních výzev, kterým inovátoři využívající tritiové palivo čelili, je šlechtění tritia. Společnosti jako First Light Fusion a General Fusion řeší tento problém bombardováním svého lithia neutronovým vedlejším produktem reakce, aby se vyrobilo dostatečné množství tritiového paliva pro udržení elektrárny. Kyoto Fusioneering, startup zrozený z Kjótské univerzity, nevyvíjí fúzní reaktor, ale spíše navrhuje a konstruuje technologie, které budou klíčové pro úspěch tokamakových reaktorů. Kyoto hodlá licencovat svou SCYLLA Advanced Self-Cooled Blanket společnostem zabývajícím se fúzí tokamaků, aby zajistily soběstačnost tritia, umožnily provoz při vysokých teplotách (~1000 °C) a snížily neutronové křehnutí. Společnost získala 11,7 milionu dolarů v únorovém kole série B pod vedením Coral Capital a získala 7 milionů dolarů v úvěrových smlouvách od Kyoto Bank, Sumitomo a MUFG Bank.
