Ο Διευθύνων Σύμβουλος της Tokamak Energy βλέπει πολλά υποσχόμενες μέρες για την πυρηνική σύντηξη

Με όλα τα πρόσφατα νέα σχετικά με την πρόοδο στην πυρηνική σύντηξη, συμπεριλαμβανομένης της ανακοίνωσης του Υπουργείου Ενέργειας ότι επιστήμονες στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore πέτυχαν μια αντίδραση σύντηξης με καθαρό ενεργειακό κέρδος, μια ευκαιρία που προέκυψε πρόσφατα για να πάρει συνέντευξη από τον Chris Kelsall, Διευθύνοντα Σύμβουλο της Tokamak Energy , φάνηκε τυχαίο.

Σε ένα email την Παρασκευή, η Kelsall χαρακτήρισε την ανακοίνωση της DOE «εντυπωσιακό αποτέλεσμα. Βρισκόμαστε σε αγώνα αγώνα ενάντια στον χρόνο για να καταργήσουμε σταδιακά τα ορυκτά καύσιμα και να κάνουμε τη σύντηξη μια παγκοσμίως διαθέσιμη λύση για τις ενεργειακές ανάγκες του κόσμου. Η πρόοδος αυτής της φύσης είναι μεγάλη για τη βιομηχανία, καθώς περισσότερες ιδιωτικές και δημόσιες επενδύσεις ρέουν στην τεχνολογία σύντηξης».

Κατά τη διάρκεια της συνέντευξής μας, που διεξήχθη πριν από την ανακοίνωση της DOE, η Kelsall επεσήμανε ότι ένα οριακό καθαρό κέρδος ενέργειας όπως αυτό που αναφέρθηκε από το Livermore την περασμένη εβδομάδα (3.15 megajoule ενεργειακής απόδοσης από εισροή 2.05 megajoules που παραδόθηκε) είναι, ωστόσο, ένα κλάσμα του μεγέθους καθαρού κέρδους ενέργειας που πρέπει τελικά να επιτευχθεί για να γίνει μια τεχνολογία σύντηξης πραγματικά επεκτάσιμη.

«Δεν πρόκειται μόνο για την απόδειξη του καθαρού ενεργειακού κέρδους», μου είπε. «Οι επιστήμονες το αποκαλούν Q μεγαλύτερο από ένα. Αυτή δεν είναι επαρκής προϋπόθεση για την εμπορική ενέργεια σύντηξης. Στην πραγματικότητα, πρέπει να φτάσουμε σε τουλάχιστον Q μεγαλύτερο από δέκα. «Στοχεύουμε σε Q 25 για βέλτιστη εμπορική σύντηξη για να παρέχουμε μια σταθερή πηγή ενέργειας για τα σπίτια και τη βιομηχανία».

Ο Kelsall λέει ότι η εταιρεία βρίσκεται στο δρόμο για να επιδείξει καθαρή, έτοιμη για το δίκτυο ισχύ μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 2030. «Το σφαιρικό tokamak έχει σημαντικά πλεονεκτήματα απόδοσης στη διαδρομή προς την οικονομικά αποδοτική ενέργεια σύντηξης σε συμπαγείς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, που πρόκειται να αναπτυχθούν παγκοσμίως. Η τεχνολογία μας χρησιμοποιεί ισχυρά μαγνητικά πεδία για να συγκρατήσει το πλάσμα –το καύσιμο σύντηξης– σε ένα σφαιρικό tokamak που θα παρέχει συνεχή ισχύ εξόδου. Τώρα επικεντρωνόμαστε στην ανάπτυξη της κρίσιμης τεχνογνωσίας για την προηγμένη πρωτότυπη συσκευή σύντηξης ST80-HTS και το πιλοτικό μας εργοστάσιο, ST-E1, καθώς εργαζόμαστε για την παροχή καθαρής, ασφαλούς και χαμηλού κόστους σύντηξης για όλους».

Με έδρα στο Milton Park, το οποίο βρίσκεται ακριβώς νότια της Οξφόρδης και δυτικά του Λονδίνου, η Tokamak Energy ιδρύθηκε το 2009. «Ήταν μια παρέκκλιση από τα ερευνητικά εργαστήρια του Culham που βρίσκονται ακριβώς βόρεια της τοποθεσίας του γραφείου μας», λέει η Kelsall. «Τα εργαστήρια είναι συνδεδεμένα με το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και έχουν αρκετά μακρά γενεαλογία στη διερεύνηση της τεχνολογίας σύντηξης, που χρονολογείται αρκετές δεκαετίες πίσω. Λοιπόν, είμαστε περίπου 13 χρονών. Μέχρι πριν από λίγα χρόνια, είχαμε μόνο καμιά δεκαριά άτομα. Τώρα είμαστε πάνω από 230 άτομα και έχουμε πάνω από 20 εθνικότητες προσωπικού, όλους τους διαφορετικούς τύπους φυσικών, όλους τους διαφορετικούς τύπους μηχανικών».

Οι επιχειρηματικές δραστηριότητες της Tokamak Energy επικεντρώνονται σε δύο βασικές τεχνολογίες: Το μοναδικό σφαιρικό σύστημα περιορισμού Tokamak που έχει δημιουργήσει η εταιρεία. και τους υπεραγώγιμους μαγνήτες υψηλής θερμοκρασίας (HTS) που αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της λειτουργίας του. Η λέξη "tokamak" προέρχεται από ένα ρωσικό αρκτικόλεξο για "τοροειδής θάλαμος με μαγνητικά πηνία". Είναι με τους απλούστερους όρους της μια συσκευή σχεδιασμένη για τη δημιουργία και τον περιορισμό μιας πυρηνικής αντίδρασης που προσομοιώνει τη σύντηξη πλάσματος που συμβαίνει στον Ήλιο και σε όλα τα άλλα αστέρια.

Οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες έχουν σχεδιαστεί για να προσομοιώνουν το τεράστιο πεδίο βαρύτητας του Ήλιου και να περιορίζουν το πλάσμα. Το πλάσμα δημιουργείται με την υπερθέρμανση ενός αέριου καυσίμου υδρογόνου μέχρι να σχηματιστεί ένα ηλεκτρικά φορτισμένο πλάσμα, η τέταρτη κατάσταση της ύλης, η οποία δεν είναι ούτε στερεή, υγρή, ούτε αέρια. Η αντίδραση πυρηνικής σύντηξης που προκύπτει δημιουργεί μόνο μια μικρή ραδιενεργή υπογραφή που δεν παρουσιάζει μακροπρόθεσμα, υψηλής στάθμης απόβλητα ή σχετικά προβλήματα διάθεσης που είναι κοινά με την τρέχουσα τεχνολογία πυρηνικής σχάσης.

Η έρευνα ξεκίνησε για πρώτη φορά στη βασική τεχνολογία tokamak τη δεκαετία του 1960 χρησιμοποιώντας μονάδες συγκράτησης που έμοιαζαν με ντόνατς ring. Το Tokamak Energy χρησιμοποιεί μια τροποποιημένη έκδοση που έχει σφαιρικό σχήμα, παρόμοιο με ένα μήλο με πυρήνα. Ο τρέχων στόχος της εταιρείας είναι να μπορέσει να ξεκινήσει την ανάπτυξη ενός στόλου σταθμών ηλεκτροπαραγωγής μικρού αποτυπώματος, ο καθένας με τη δυνατότητα παροχής 500 Megawatt στο δίκτυο μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 2030.

Ο Kelsall λέει ότι το μικρό αποτύπωμα «όχι περισσότερο από ένα ή δύο γήπεδα ποδοσφαίρου σε μέγεθος», σε συνδυασμό με ελάχιστες ανησυχίες για ραδιενέργεια, απορρίμματα και διάθεση θα επιτρέψει την εγκατάσταση των εργοστασίων μέσα ή κοντά σε πληθυσμιακά και βιομηχανικά κέντρα, μειώνοντας έτσι δραματικά το κόστος και τον χρόνο καθυστερήσεις που σχετίζονται με την ανάγκη κατασκευής μεγάλων υποδομών ηλεκτρικής μετάδοσης.

Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η Kelsall βλέπει τις αγορές ηλεκτρικής ενέργειας ως τη μεγαλύτερη ευκαιρία – και ανάγκη – για την ενέργεια σύντηξης. «Γνωρίζουμε ότι, για να επιτύχουμε τους κλιματικούς μας στόχους, ο κόσμος θα πρέπει να ηλεκτριστεί μαζικά», λέει. «Τα μελλοντικά μας δίκτυα θα πρέπει επίσης να αυξηθούν σημαντικά. Έτσι, βλέπουμε τις αγορές ενέργειας να αντιπροσωπεύουν περίπου το 60% της συνολικής διευθυνσιοδοτούμενης αγοράς για τη σύντηξη».

Η απαλλαγή από τις ανθρακούχες βιομηχανικούς τομείς όπως ο χάλυβας, τα χημικά, το τσιμέντο και άλλοι είναι το δεύτερο μεγαλύτερο δυνητικό έπαθλο της σύντηξης. «Συχνά παραβλέπεται, αλλά είναι ζωτικής σημασίας», λέει η Kelsall. «Βλέπουμε ότι αποτελεί το 30% της παγκόσμιας αγοράς-στόχου μας, παράλληλα με τις ευκαιρίες συνδυασμού θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας».

Τι γίνεται όμως με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, την αιολική και την ηλιακή ενέργεια; «Η άποψή μας είναι ότι οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας εξακολουθούν να είναι πραγματικά σημαντικές, αλλά η πρόκληση που έχουμε είναι ότι από μόνες τους δεν θα μας φτάσουν στους στόχους που χρειαζόμαστε παγκοσμίως», απαντά η Kelsall. «Δεν πρόκειται μόνο για το κλίμα. Αυτό αφορά επίσης την ενεργειακή ασφάλεια.

«Η συνεχιζόμενη κατάσταση στην Ουκρανία μας υπενθύμισε ότι δεν αφορά μόνο τη μείωση του κόστους του συστήματος, με τη σύντηξη να λειτουργεί ως συμπλήρωμα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Αυτό αφορά επίσης την παροχή ανθεκτικότητας, ευελιξίας και διαφοροποίησης στον παγκόσμιο ενεργειακό εφοδιασμό, έτσι ώστε, εάν μια πηγή περικοπών ενέργειας, να μην βρισκόμαστε εντελώς σε κρίση. Είναι ένας κόσμος σήμερα στον οποίο μας υπενθυμίζεται ότι η ενεργειακή ασφάλεια είναι εθνική ασφάλεια και νομίζω ότι σε ορισμένες κυβερνήσεις το υπενθύμισαν με τον δύσκολο τρόπο. Η Ευρώπη έχει εκτεθεί πολύ. Επομένως, είναι το ζήτημα της αντιμετώπισης των κλιματικών στόχων με τη σύντηξη που παρέχει ένα κρίσιμο συμπλήρωμα στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Πρόκειται για την ενεργειακή ασφάλεια. Πρόκειται για χαμηλότερο κόστος. Αυτό είναι λοιπόν το τρίλημμα – πρέπει επίσης να είναι προσιτό.”

Στα δύο χρόνια από τότε που ανέλαβε το ρόλο του Διευθύνοντος Συμβούλου στην Tokamak Energy, ο Kelsall λέει ότι έχει δει μια δραματική αύξηση του ενδιαφέροντος των επενδυτών στον τομέα της πυρηνικής σύντηξης. «Υπήρξε μια πολύ σημαντική, νομίζω απτή κλίση στην όρεξη και το ενδιαφέρον των επενδυτών για το χώρο σύντηξης τους τελευταίους 12 μήνες», λέει. «Ο κλάδος είχε τα τελευταία χρόνια πάνω από 5 δισεκατομμύρια δολάρια επενδύσεων σε μετοχές που προέρχονται από κορυφαία θεσμικά, κυρίαρχα και στρατηγικά ονόματα, καθώς και εξαιρετικά υψηλής καθαρής αξίας επηρεαστές και ενεργειακούς φορείς – συχνά μέσω των επιχειρηματικών μονάδων τους».

Θεωρεί επίσης ιδιαίτερα ενθαρρυντικές τις πρωτοβουλίες των κυβερνήσεων στην Ευρώπη και πιο πρόσφατα στις Ηνωμένες Πολιτείες να δώσουν προτεραιότητα στη χρηματοδότηση για έρευνα και ανάπτυξη που σχετίζονται με τη σύντηξη. «Σεβόμαστε πραγματικά και θαυμάζουμε το οικοσύστημα που δημιουργείται στις ΗΠΑ. Είχαμε μερικές εξαιρετικές συνεργασίες με το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις και το Εργαστήριο Φυσικής Πλάσματος Πρίνστον, το Oak Ridge και άλλους, και θέλουμε να συνεχίσουμε αυτό το ταξίδι», λέει η Kelsall.

«Η κυβέρνηση των ΗΠΑ έχει αναγνωρίσει ότι η σύντηξη είναι γεωστρατηγικής σημασίας και έχει ξεκινήσει ένα δημόσιο/ιδιωτικό πρόγραμμα χρηματοδότησης βασισμένο σε ορόσημα που είναι ανάλογο ενός προηγούμενου προγράμματος που τελικά οδήγησε τη SpaceX ως τον προτιμώμενο προμηθευτή της NASA για πλατφόρμες τροχιακής παράδοσης. Και το άλλο μεγάλο θετικό είναι προφανώς ο νόμος για τη μείωση του πληθωρισμού, ο οποίος περιελάμβανε χρηματοδότηση 280 εκατομμυρίων δολαρίων που διατέθηκαν στο Υπουργείο Ενέργειας για την προώθηση της έρευνας και ανάπτυξης σύντηξης».

Συνολικά, είναι ένα όλο και πιο πολλά υποσχόμενο επενδυτικό περιβάλλον για όσους ασχολούνται με την έρευνα και ανάπτυξη της ενέργειας σύντηξης σήμερα. Η πρόκληση για την Tokamak Energy και άλλες επίδοξες εταιρείες σύντηξης είναι να δείξουν ότι οι αντίστοιχες τεχνολογίες και διαδικασίες τους μπορούν να επιτύχουν τα μεγέθη σε καθαρά ενεργειακά κέρδη που θα τις καταστήσουν επεκτάσιμες με οικονομικό τρόπο.

Όπως λέει ο Kelsall, είναι ένας αγώνας ενάντια στο χρόνο, ένας αγώνας που γίνεται επείγον κάθε μέρα που περνάει.