Ми використовуємо їх, щоб забезпечити вам найкращий досвід. Якщо ви продовжите користуватися нашим веб-сайтом, ми вважатимемо, що ви згодні отримувати всі файли cookie на цьому веб-сайті.
Італійська нафтова компанія Eni інвестує 50 мільйонів доларів у Commonwealth Fusion Systems, дочірню компанію MIT, яка співпрацює з інститутом над розробкою надпровідних магнітів для виробництва енергії з нульовим викидом вуглецю в рамках експерименту з термоядерного синтезу під назвою SPARC. Джуліан Тернер дізнається про це від генерального директора Роберта Мамгаарда.
Глибоко в священних залах Массачусетського технологічного інституту (MIT) відбувається енергетична революція. Після десятиліть прогресу вчені вважають, що термоядерний синтез нарешті готовий заявити про себе, і що святий Грааль безмежної, безгорючої, безвуглецевої енергії може бути досяжним.
Італійський енергетичний гігант Eni поділяє цей оптимізм, інвестуючи 50 мільйонів євро (62 мільйони доларів) у спільний проект з Центром плазмового синтезу та науки (PSFC) Массачусетського технологічного інституту та приватною компанією Commonwealth Fusion Systems (CFS), метою якого є прискорене впровадження термоядерної енергії в мережу всього за 15 років.
Контроль над термоядерним синтезом, процесом, який живить Сонце та зірки, гальмується давньою проблемою: хоча ця практика вивільняє величезну кількість енергії, її можна виконувати лише за екстремальних температур у мільйони градусів Цельсія, гарячіших за центр Сонця та занадто гарячих для будь-якого твердого матеріалу.
Через складність обмеження можливостей термоядерного палива в цих екстремальних умовах, експерименти з термоядерної енергетики досі працювали з дефіцитом, виробляючи менше енергії, ніж потрібно для підтримки реакцій синтезу, і тому не могли виробляти електроенергію для мережі.
«Дослідження в галузі термоядерного синтезу широко вивчалися протягом останніх кількох десятиліть, що призвело до прогресу в науковому розумінні та технологіях для термоядерної енергетики», — каже генеральний директор CFS Роберт Мамгаард.
«CFS комерціалізує термоядерний синтез, використовуючи підхід високого поля, де ми розробляємо нові магніти високого поля для створення менших термоядерних пристроїв, використовуючи той самий фізичний підхід, що й у більших урядових програмах. Для цього CFS тісно співпрацює з MIT у спільному проекті, починаючи з розробки нових магнітів».
Пристрій SPARC використовує потужні магнітні поля для утримання гарячої плазми – газоподібного супу субатомних частинок – щоб запобігти її контакту з будь-якою частиною вакуумної камери у формі пончика.
«Головне завдання полягає у створенні плазми в умовах, необхідних для термоядерного синтезу, щоб вона виробляла більше енергії, ніж споживала», – пояснює Мамгаард. «Це значною мірою залежить від підгалузі фізики, відомої як фізика плазми».
Цей компактний експеримент розроблений для виробництва близько 100 МВт тепла десятисекундними імпульсами, що є рівно стільки ж енергії, скільки використовує невелике місто. Але, оскільки SPARC – це експеримент, він не включатиме системи для перетворення енергії термоядерного синтезу на електрику.
Вчені з Массачусетського технологічного інституту очікують, що вихідна потужність буде більш ніж удвічі більшою, ніж енергія, що використовується для нагрівання плазми, що нарешті дозволить досягти найвищої технічної віхи: позитивної чистої енергії від термоядерного синтезу.
«Типорез відбувається всередині плазми, що утримується на місці та ізольована за допомогою магнітних полів», — каже Мумгаард. «Концептуально це схоже на магнітну пляшку. Сила магнітного поля дуже тісно пов’язана зі здатністю магнітної пляшки ізолювати плазму, щоб вона могла досягти умов синтезу».
«Таким чином, якщо ми зможемо створити сильні магніти, ми зможемо створити плазму, яка може нагріватися та ставати щільнішою, використовуючи менше енергії для її підтримки. А завдяки кращій плазмі ми зможемо зробити пристрої меншими та зручнішими у використанні та розробці».
«Завдяки високотемпературним надпровідникам у нас є новий інструмент для створення магнітних полів дуже високої напруги, а отже, кращих і менших магнітних пляшок. Ми вважаємо, що це пришвидшить наш термоядерний синтез».
Мамгаард має на увазі нове покоління надпровідних електромагнітів з великим діаметром, які мають потенціал створювати магнітне поле, вдвічі сильніше, ніж те, що використовується в будь-якому існуючому експерименті з термоядерного синтезу, що дозволяє збільшити потужність більш ніж у десять разів на один розмір.
Виготовлені зі сталевої стрічки, покритої сполукою під назвою оксид ітрію-барію-міді (YBCO), нові надпровідні магніти дозволять SPARC виробляти вихідну потужність термоядерного синтезу, приблизно вп'яту від потужності ITER, але в пристрої, об'єм якого становить лише близько 1/65.
Зменшуючи розмір, вартість, терміни та організаційну складність, необхідні для створення мережевих пристроїв для термоядерного синтезу, магніти YBCO також дозволять використовувати нові академічні та комерційні підходи до термоядерної енергії.
«SPARC та ITER — це токамаки, специфічний тип магнітної пляшки, що базується на обширних фундаментальних наукових досягненнях фізики плазми протягом десятиліть», — уточнює Мамгаард.
«SPARC використовуватиме наступне покоління високотемпературних надпровідникових (HTS) магнітів, які дозволяють створювати набагато сильніше магнітне поле, забезпечуючи цільову продуктивність термоядерного синтезу при значно менших розмірах».
«Ми вважаємо, що це буде ключовим компонентом досягнення термоядерного синтезу в кліматично релевантні терміни та створення економічно привабливого продукту».
Щодо термінів та комерційної доцільності, SPARC – це еволюція конструкції токамака, яка вивчалася та вдосконалювалася протягом десятиліть, включаючи роботу в Массачусетському технологічному інституті, яка розпочалася в 1970-х роках.
Експеримент SPARC має на меті прокласти шлях до створення першої у світі справжньої термоядерної енергетичної установки потужністю близько 200 МВт електроенергії, що можна порівняти з потужністю більшості комерційних електростанцій.
Незважаючи на поширений скептицизм щодо термоядерного синтезу (Eni має далекоглядне бачення стати першою світовою нафтовою компанією, яка зробить значні інвестиції в нього), прихильники вважають, що ця технологія потенційно може задовольнити значну частину зростаючих світових потреб в енергії, одночасно скорочуючи викиди парникових газів.
Менший масштаб, що забезпечується новими надпровідними магнітами, потенційно забезпечує швидший і дешевший шлях до отримання електроенергії з енергії термоядерного синтезу в мережі.
За оцінками Eni, розробка термоядерного реактора потужністю 200 МВт до 2033 року коштуватиме 3 мільярди доларів. Проєкт ITER, що є результатом співпраці Європи, США, Китаю, Індії, Японії, Росії та Південної Кореї, перебуває більш ніж на півдорозі до своєї мети – першого випробування перегрітої плазми до 2025 року та першого термоядерного синтезу на повну потужність до 2035 року – і має бюджет близько 20 мільярдів євро. Як і SPARC, ITER розроблений не для виробництва електроенергії.
Отже, з огляду на те, що енергосистема США відходить від монолітних вугільних або ядерних електростанцій потужністю 2-3 ГВт у бік електростанцій потужністю 100-500 МВт, чи може термоядерна енергетика конкурувати на складному ринку, і якщо так, то коли?
«Дослідження ще потребують проведення, але проблеми відомі, нові інновації вказують шлях до прискорення процесу, нові гравці, такі як CFS, приділяють проблемам комерційну увагу, а фундаментальна наука вже досягла зрілості», — каже Мумгаард.
«Ми вважаємо, що ф'южн ближчий, ніж багато хто думає. Слідкуйте за оновленнями». jQuery( document ).ready(function() { /* Карусель компаній */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });
DAMM Cellular Systems A/S є одним зі світових лідерів у розробці надійних, міцних та легко масштабованих систем наземного транкінгового радіозв'язку (TETRA) та цифрового мобільного радіозв'язку (DMR) для промислових, комерційних та громадських клієнтів у сфері безпеки.
Диспетчер DAMM TetraFlex пропонує підвищену ефективність в організаціях, що керують парком абонентів, яким потрібне керування, контроль та моніторинг радіозв'язку.
Система реєстрації голосу та даних DAMM TetraFlex пропонує комплексні та точні функції запису голосу та даних, а також широкий спектр можливостей реєстрації CDR.
Green Tape Solutions – австралійська консалтингова компанія, що спеціалізується на екологічних оцінках, дозволах та аудитах, а також екологічних дослідженнях.
Якщо ви хочете покращити продуктивність та надійність вашої електростанції, вам знадобиться правильний досвід моделювання, щоб досягти цієї мети. Одна компанія прагне створювати реалістичні симулятори електростанцій, які гарантують, що ваш персонал матиме знання, необхідні для безпечної та ефективної експлуатації вашої електростанції.
Час публікації: 18 грудня 2019 р.