CFS построит свою первую электростанцию термоядерного синтеза
Компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) объявила о планах строительства первой в мире сетевой термоядерной электростанции.
После того, как было разведано более 100 мест по всему миру, CFS выбрала участок земли площадью 40,5 га в Вирджинии (США) для строительства ARC — аббревиатура от «Affordable, Robust, Compact» (Доступный, надежный, компактный). Эта термоядерная электростанция должна непрерывно вырабатывать 400 мегаватт чистой, практически безграничной энергии к началу 2030-х годов.
Если название «ARC» вам знакомо, то это потому, что оно совпадает с названием вымышленного реактора ARC, изобретенного Тони Старком из комиксов для питания его костюма Железного человека и многого другого. В то время как мини-реактор Тони Старка был достаточно мал, чтобы уместиться в руке, реальная версия CFS будет гораздо больше.
Синтез — процесс слияния атомных ядер для высвобождения огромного количества энергии, является той же реакцией, которая питает звезды, такие как Солнце. В отличие от ядерного деления, которое расщепляет атомы и создает опасные радиоактивные отходы, синтез использует изотопы водорода (например, тритий и дейтерий) и производит гелий в качестве безвредного побочного продукта. Синтез долгое время был «святым Граалем» чистой, неограниченной энергии и имеет потенциал для революции в мировом энергетическом ландшафте.
Сердце ARC — реактор SPARC, будет использовать совершенно новую систему высокотемпературных сверхпроводящих магнитов, разработанную CFS для удержания перегретой плазмы при температуре более 100 миллионов градусов Цельсия в защитной оболочке в форме бублика, называемой токамаком.
Цель состоит в том, чтобы достичь устойчивого горения, которое будет непрерывно вырабатывать электроэнергию, как обычная электростанция. В случае успеха это может обеспечить электроэнергией 150 000 домов без экологических недостатков ископаемого топлива.
Хотя синтез по своей сути безопаснее деления, он не проходит совсем без риска. Высокоэнергетические нейтроны, выделяемые в процессе синтеза, могут разрушать материалы реактора, делая его обслуживание постоянной заботой. Со временем нейтроны эффективно облучают реактор и окружающие материалы. Тритиевое топливо, которое является умеренно радиоактивным, требует осторожного обращения, чтобы предотвратить утечки.
Еще одна проблема, которая была «преодолена» лишь недавно, — это удержание плазмы. Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) в начале 2024 года осуществил 48-секундное непрерывное горение плазмы — самое продолжительное на сегодняшний день.
В отличие от Солнца, которое использует сильную гравитацию для удержания плазмы, термоядерные реакторы используют магнитные поля или лазеры для стабилизации реакции. Конструкция токамака SPARC компании CFS использует магниты. Любое нарушение процесса, например, потеря питания или механическая неисправность, приведет к почти мгновенному охлаждению плазмы — за миллисекунды — и, таким образом, остановке реакции.
Термоядерная энергия представляет собой почти идеальное энергетическое решение. Она обильна, чиста и устойчива. Один грамм топлива может производить столько же энергии, сколько 10 тонн угля, и теоретически может обеспечивать энергией один дом в течение 850 лет, при этом производя гораздо меньше радиоактивных отходов, которые представляют гораздо меньший риск, чем те, которые производятся на заводах, работающих на ядерном делении.
Проект электростанции ARC может проложить путь к лучшему будущему. Хотя некоторые проблемы еще предстоит преодолеть, если CFS сможет выполнить свои обещания, безграничная, чистая энергия может выйти за рамки научной фантастики и стать реальностью.