Мы используем их, чтобы предоставить вам наилучший опыт. Если вы продолжите использовать наш сайт, мы предположим, что вы согласны получать все файлы cookie на этом сайте.
Итальянская нефтяная компания Eni инвестирует $50 млн в Commonwealth Fusion Systems, спин-аут MIT, который сотрудничает с институтом в разработке сверхпроводящих магнитов для производства энергии с нулевым выбросом углерода в эксперименте по термоядерной энергии под названием SPARC. Джулиан Тернер узнает всю правду от генерального директора Роберта Мамгаарда.
В глубине священных залов Массачусетского технологического института (MIT) происходит энергетическая революция. После десятилетий прогресса ученые считают, что термоядерная энергетика наконец-то готова заявить о себе и что Святой Грааль безграничной, не требующей сгорания, безуглеродной энергии может оказаться в пределах досягаемости.
Итальянский энергетический гигант Eni разделяет этот оптимизм, инвестируя 50 млн евро (62 млн долларов США) в совместный проект с Центром плазменного синтеза и науки (PSFC) Массачусетского технологического института и частной компанией Commonwealth Fusion Systems (CFS), цель которого — ускорить подачу термоядерной энергии в сеть всего за 15 лет.
Управление термоядерным синтезом — процессом, питающим Солнце и звезды, — тормозится из-за старой проблемы: хотя эта практика и высвобождает огромное количество энергии, ее можно осуществлять только при экстремальных температурах в миллионы градусов по Цельсию, что выше температуры в центре Солнца и слишком горячо для того, чтобы какой-либо твердый материал мог выдержать такую температуру.
Из-за сложности хранения термоядерного топлива в этих экстремальных условиях эксперименты по получению термоядерной энергии до сих пор проводились с дефицитом, генерируя меньше энергии, чем требуется для поддержания реакций синтеза, и, следовательно, не способны производить электроэнергию для сети.
«Исследования термоядерного синтеза широко изучались в течение последних нескольких десятилетий, что привело к прогрессу в научном понимании и технологиях термоядерной энергетики», — говорит генеральный директор CFS Роберт Мамгаард.
«CFS коммерциализирует термоядерный синтез, используя подход с высоким полем, где мы разрабатываем новые магниты с высоким полем для создания меньших термоядерных устройств, используя тот же физический подход, что и в более крупных государственных программах. Для этого CFS тесно сотрудничает с MIT в рамках совместного проекта, начиная с разработки новых магнитов».
Устройство SPARC использует мощные магнитные поля для удержания на месте горячей плазмы — газообразного супа из субатомных частиц — и предотвращения ее контакта с любой частью вакуумной камеры в форме пончика.
«Главная задача — создать плазму в условиях, при которых может произойти синтез, чтобы она производила больше энергии, чем потребляла», — объясняет Мамгаард. «Это в значительной степени опирается на раздел физики, известный как физика плазмы».
Этот компактный эксперимент предназначен для производства около 100 МВт тепла в десятисекундных импульсах, столько же энергии, сколько потребляет небольшой город. Но, поскольку SPARC является экспериментом, он не будет включать системы для преобразования термоядерной энергии в электричество.
Ученые Массачусетского технологического института ожидают, что выходная мощность более чем в два раза превысит мощность, используемую для нагрева плазмы, что наконец позволит достичь главного технического рубежа: положительной чистой энергии от термоядерного синтеза.
«Синтез происходит внутри плазмы, удерживаемой на месте и изолированной с помощью магнитных полей», — говорит Мамгаард. «Концептуально это похоже на магнитную бутылку. Сила магнитного поля очень тесно связана со способностью магнитной бутылки изолировать плазму, чтобы она могла достичь условий синтеза.
«Таким образом, если мы можем сделать сильные магниты, мы можем сделать плазму, которая может стать горячее и плотнее, используя меньше энергии для ее поддержания. И с лучшей плазмой мы можем сделать устройства меньше и более управляемыми для создания и разработки.
«С высокотемпературными сверхпроводниками у нас есть новый инструмент для создания магнитных полей очень высокой силы, а значит, и более совершенных и меньших магнитных бутылок. Мы считаем, что это позволит нам быстрее достичь термоядерного синтеза».
Мамгаард имеет в виду новое поколение сверхпроводящих электромагнитов большого диаметра, которые потенциально способны создавать магнитное поле в два раза сильнее, чем используемое в любом существующем эксперименте по термоядерному синтезу, что позволяет увеличить мощность более чем в десять раз на единицу размера.
Новые сверхпроводящие магниты, изготовленные из стальной ленты, покрытой соединением под названием оксид иттрия-бария-меди (YBCO), позволят SPARC производить термоядерную энергию на выходе примерно в пять раз меньше, чем ITER, но в устройстве, которое занимает всего лишь 1/65 объема.
Благодаря сокращению размера, стоимости, сроков и организационной сложности, необходимых для создания устройств для получения чистой энергии термоядерного синтеза, магниты YBCO также откроют новые академические и коммерческие подходы к получению энергии термоядерного синтеза.
«SPARC и ITER — это токамаки, особый тип магнитных бутылок, созданный на основе обширных фундаментальных научных разработок в области физики плазмы за десятилетия», — поясняет Мамгаард.
«SPARC будет использовать следующее поколение высокотемпературных сверхпроводящих магнитов (ВТСП), которые позволяют создавать гораздо более сильное магнитное поле, обеспечивая целевые характеристики термоядерного синтеза при гораздо меньших размерах.
«Мы считаем, что это станет ключевым компонентом достижения термоядерного синтеза в сроки, учитывающие климатические условия, и станет экономически привлекательным продуктом».
Что касается сроков и коммерческой жизнеспособности, SPARC представляет собой эволюцию конструкции токамака, которая изучалась и совершенствовалась на протяжении десятилетий, включая работу в Массачусетском технологическом институте, начатую в 1970-х годах.
Целью эксперимента SPARC является прокладывание пути к созданию первой в мире настоящей термоядерной энергетической установки мощностью около 200 МВт электроэнергии, что сопоставимо с мощностью большинства коммерческих электростанций.
Несмотря на широко распространенный скептицизм в отношении термоядерной энергетики (у Eni дальновидное видение, позволяющее ей стать первой глобальной нефтяной компанией, которая вложит в нее значительные средства), ее сторонники считают, что эта технология потенциально способна удовлетворить значительную часть растущих мировых потребностей в энергии, одновременно сокращая выбросы парниковых газов.
Меньшие масштабы, обеспечиваемые новыми сверхпроводящими магнитами, потенциально открывают более быстрый и дешевый путь к получению электроэнергии из термоядерной энергии в сети.
По оценкам Eni, разработка термоядерного реактора мощностью 200 МВт к 2033 году обойдется в 3 млрд долларов. Проект ITER, совместный проект Европы, США, Китая, Индии, Японии, России и Южной Кореи, находится более чем на полпути к своей цели — первому испытанию перегретой плазмы к 2025 году и первому термоядерному синтезу на полной мощности к 2035 году, и имеет бюджет около 20 млрд евро. Как и SPARC, ITER не предназначен для производства электроэнергии.
Итак, с учетом того, что энергосистема США переходит от монолитных угольных или ядерных электростанций мощностью 2–3 ГВт к электростанциям мощностью 100–500 МВт, сможет ли термоядерная энергетика конкурировать на жестком рынке, и если да, то когда?
«Исследования еще предстоит провести, но проблемы известны, новые инновации указывают путь к ускорению процесса, новые игроки, такие как CFS, привносят коммерческий акцент в решение проблем, а фундаментальная наука уже достигла зрелости», — говорит Мамгаард.
«Мы считаем, что слияние ближе, чем думают многие. Оставайтесь с нами». jQuery( document ).ready(function() { /* Карусель компаний */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });
Компания DAMM Cellular Systems A/S является одним из мировых лидеров в производстве надежных, прочных и легко масштабируемых систем наземной транкинговой радиосвязи (TETRA) и цифровой мобильной радиосвязи (DMR) для промышленных, коммерческих и общественных служб безопасности.
DAMM TetraFlex Dispatcher обеспечивает повышенную эффективность в организациях, управляющих парком абонентов, которым требуется управление, контроль и мониторинг радиосвязи.
Система регистрации голоса и данных DAMM TetraFlex предлагает комплексные и точные функции записи голоса и данных, а также широкий спектр возможностей регистрации CDR.
Green Tape Solutions — австралийская консалтинговая компания, специализирующаяся на экологических оценках, согласованиях и аудите, а также экологических обследованиях.
Когда вы хотите улучшить производительность и надежность своей электростанции, вам понадобится правильный опыт моделирования, чтобы достичь этого. Одна компания занимается созданием реалистичных симуляторов электростанций, которые гарантируют, что ваш персонал будет обладать знаниями, необходимыми для безопасной и эффективной эксплуатации вашей электростанции.
Время публикации: 18 декабря 2019 г.