Истории

Стартап Commonwealth Fusion Systems планирует сделать энергию термоядерного синтеза доступнее

Истории
Яна Носенко
Яна Носенко

Редактор

Яна Носенко

Стартап Commonwealth Fusion Systems планирует производить энергию путем термоядерного синтеза. Технология не зависит от погодных условий, экологична и безопасна. По прогнозам, она получит широкое распространение в 2030-2040 годах и ее стоимость будет сопоставима с ценой электричества. Компания уже получила финансирование от Джеффа Безоса и Билла Гейтса через инвестфонд энергетических инноваций Breakthrough Energy.

Стартап Commonwealth Fusion Systems планирует сделать энергию термоядерного синтеза доступнее

После того, как Брэндон Сорбом в 2010 году окончил университет Лойола Мэримаунт в Лос-Анджелесе, он взял свои сбережения и отправился в Бостон. 

Он хотел получить докторскую степень в области ядерного синтеза, но все его вступительные заявки были отклонены. Массачусетский технологический институт сказал Сорбому, изучавшему электротехнику и инженерную физику, что у него недостаточно практического лабораторного опыта. Поэтому Брендон решил найти работу в школьной лаборатории термоядерной энергии.

«Возможно, это была действительно глупая стратегия, — говорит Сорбом. — Но мне было 22 года, и мне казалось, что я справлюсь».

И у него получилось, спустя 12 лет он получил докторскую степень в Массачусетском технологическом институте, а теперь является соучредителем и главным научным сотрудником Commonwealth Fusion Systems (CFS). Это быстрорастущая компания, которая родилась из научной работы Сорбома и его партнеров. CFS стремится коммерциализировать безопасный и практически безграничный источник чистой энергии для борьбы с изменением климата. Компания финансируется Джеффом Безосом и Биллом Гейтсом через инвестиционный фонд энергетических инноваций Breakthrough Energy.

Почему термоядерный синтез?

В основе Commonwealth Fusion Systems лежит термоядерная реакция. Это процесс, при котором два атома сталкиваются и сливаются в один более тяжелый атом, генерируя энергию. Это то, что питает солнце.

У этой энергии множество достоинств:

  • она чистая — большая часть энергии, используемой в мире, вырабатывается путем сжигания материалов на основе углерода, которые выделяют газы в атмосферу, нагревая планету;
  • это практически неограниченный ресурс, другие чистые виды энергии ограничены — например, энергия ветра и солнечная энергия зависит от погодных условий;
  • ядерный синтез в целом безопасен, поэтому реакторы могут быть расположены недалеко от населенных пунктов или городов.  Это отличает технологию от ядерного деления или расщепления атома, в основе которых тот же процесс, что и в атомной бомбе. При делении частиц образуются опасные радиоактивные отходы, что может стать причиной масштабных катастроф.

«Термоядерный синтез обеспечивает как производство электроэнергии, так и тепло, а это означает, что он может удовлетворить все виды спроса: электроснабжения домов, подзарядки батарей, создание чистого топлива, управление химическими процессами и другие промышленные цели», — говорит Эндрю Холланд, исполнительный директор Fusion Industry Association.

По словам Холланда, технология «впишется непосредственно в существующие сети и не потребует значительных нововведений». В идеале после масштабирования стоимость энергии термоядерного синтеза будет сопоставима с текущей ценой электроэнергии.

С другой стороны, у термоядерного синтеза есть существенный недостаток: современная технология захватывает всю энергию, созданную для поддержания реакции, и ее не остается для питания других объектов.

Объединение из 35 стран трудится над решением проблемы, создавая самый большой термоядерный реактор на планете — Iter (от латинского слова «путь»). По словам Эгемена Колемена, доцента кафедры механической и аэрокосмической техники Принстонского университета, это «самый дорогой научный эксперимент, который когда-либо проводился человечеством. Его стоимость оценивается приблизительно в $20 млрд».

Но Сорбом и остальная часть команды Commonwealth Fusion Systems считают, что Iter обходится слишком дорого и потребуется много времени, чтобы заметить положительное влияние на надвигающийся кризис глобального потепления.

Решение CFS

Создание и захват энергии солнца — процесс довольно тонкий. Специальная форма водорода должна быть нагрета до четвертого состояния вещества — плазмы.

«Если нагреть твердое вещество, оно превратится в жидкость. Если нагреть эту жидкость, она превратится в газ. Если вы нагреете этот газ, он превратится в плазму, — говорит он, — и вы получите заряженный суп из частиц».

Плазма — чрезвычайно нестабильное состояние вещества. Если процесс прерывается, реакция синтеза прекращается. Поэтому ученые разработали токамак — машину, которая использует магнитные поля для безопасного удержания плазмы.

«Когда-нибудь термоядерный синтез сможет производить энергию с нулевым уровнем выбросов в крупных масштабах, — отмечает Холланд. — Но достичь этого будет непросто».

Сорбом рассказывает, что вместе с коллегами они пытаются улучшить токамак, в частности, за счет «создания лучших магнитов».

Более качественные и прочные магниты обеспечат лучшую изоляцию для плазмы. Чем эффективнее нагревается плазма, тем больше энергии, в том числе и чистой, можно произвести.

В машинах, над которыми работает CFS, температура будет около 100 млн °C.

Изначально исследования финансировались Массачусетским технологическим институтом и Министерством энергетики США. Но позже Сорбом и его коллеги решили монетизировать проект и в 2018 году создали стартап Commonwealth Fusion Systems.

На данный момент CFS привлекла более $215 млн, при этом последний раунд финансирования был объявлен в мае. Свой вклад в развитие стартапа внесла компания венчурного капитала The Engine и фонд Breakthrough Energy Ventures, инвесторами которого являются Гейтс, Безос, Рэй Далио, Ричард Брэнсон, Джек Ма, Майкл Блумберг и другие. Стартап заявляет, что текущее финансирование позволит компании вести свою деятельность до 2021 года.

По словам директора по связям с общественностью CFS Кристен Каллен, компания будет зарабатывать деньги на проектировании и строительстве термоядерных электростанций, которые могут начать приносить доход уже в этом десятилетии.

Commonwealth Fusion Systems заявляет, что, когда термоядерный синтез в конечном итоге заменит другие источники энергии, он станет конкурентоспособным на одном из крупнейших рынков в мировой экономике.

Компания также работает над другими коммерческими применениями своей магнитной технологии, например, в аппаратах МРТ или ветряных турбинах.

CFS планирует представить свою магнитную технологию этим летом, а затем к 2025 году разработает SPARC, машину, которая станет примером успешной генерации чистой энергии.

После этого стартап приступит к разработке ARC, своей первой термоядерной электростанции, подключенной к электросети. Компания заявляет, что планирует производить термоядерную энергию в начале 2030-х годов.

Сорбому и команде CFS предстоит сделать многое, прежде чем термоядерный синтез выйдет на рынок в крупных масштабах. Но специалисты настроены оптимистично. Голландская ассоциация производителей термоядерного синтеза надеется, что инновации в следующем десятилетии сделают возможной коммерциализацию к 2030-м годам, что «достаточно скоро, чтобы иметь значение для климатического кризиса».

Несмотря на то, что прогнозы коммерциализации этого проекта более долгосрочные, профессор физики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Трой Картер считает, что это может случиться быстрее.

«Я думаю, что благодаря совместной работе частного и государственного секторов мы сможем ускорить процесс коммерциализации, но нужно начинать сейчас и привлекать  дополнительные инвестиции», — подчеркивает Картер.

Он был главой комитета, который опубликовал отчет с изложением стратегического плана строительства экспериментальной термоядерной установки к 2040-м годам.

Сорбома также воодушевляет то внимание, которое администрация Байдена уделяет проблеме изменения климата. «Изменение климата — действительно большая проблема, — говорит Сорбом. — Люди думают, что пандемия — это ужасно, но если вы посмотрите на прогнозы того, как изменение климата может повлиять на нашу жизнь к 2050 году ... вы ужаснетесь».

«Термоядерная энергия — это решение проблемы глобального потепления, — считает Холланд. — Главная задача состоит в том, чтобы как можно быстрей ввести его в сеть».

Источник.

Фото на обложке: Shotsstudio / Depositphotos

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

Материалы по теме

  1. 1 «Мы представили наш проект в поле». Как я создал портативный накопитель энергии
  2. 2 Что делать, когда нефть заканчивается?
  3. 3 «Да, я верю в водородную экономику» – почему надо прекратить бороться за нефть
  4. 4 Какие технологии нужны в электроэнергетике?
Успехи российских стартапов за рубежом
#Гордость
Перейти