Tokamak Energy CEO ser lovende dage forude for atomfusion

Med alle de seneste nyheder om fremskridt inden for nuklear fusion, herunder Department of Energy's meddelelse om, at forskere ved Lawrence Livermore National Laboratory havde opnået en fusionsreaktion med en nettoenergigevinst, en mulighed, der for nylig opstod for at interviewe Chris Kelsall, CEO for Tokamak Energy , virkede tilfældigt.

I en e-mail fredag ​​kaldte Kelsall DOE-meddelelsen for "et imponerende resultat. Vi er i et kapløb med tiden for at udfase fossile brændstoffer og gøre fusion til en globalt tilgængelig løsning på verdens energibehov. Fremskridt af denne art er store for industrien, da flere private og offentlige investeringer flyder ind i fusionsteknologi."

Under vores interview, udført før DOE-meddelelsen, påpegede Kelsall, at en marginal nettoenergigevinst som den, som Livermore rapporterede i sidste uge (3.15 megajoule energiudgang fra et input på 2.05 megajoule leveret) er imidlertid en brøkdel af størrelsesordenen af nettoenergigevinst, der i sidste ende skal opnås for at gøre en fusionsteknologi virkelig skalerbar.

"Dette handler ikke kun om at bevise nettoenergigevinst," fortalte han mig. "Forskerne kalder det Q større end én. Det er ikke en tilstrækkelig betingelse for kommerciel fusionsenergi. Faktisk skal vi nå mindst Q større end ti. "Vi sigter efter et Q på 25 for optimal kommerciel fusion for at give en konstant energikilde til boliger og industri."

Kelsall siger, at virksomheden er på vej til at demonstrere ren, net-klar strøm i begyndelsen af ​​2030'erne. "Den sfæriske tokamak har betydelige effektivitetsfordele på vejen til omkostningseffektiv fusionsenergi i kompakte kraftværker, der skal implementeres globalt. Vores teknologi bruger stærke magnetiske felter til at indeholde plasmaet – fusionsbrændstoffet – i en sfærisk tokamak, som vil levere kontinuerlig effekt. Vi er nu fokuseret på at udvikle den kritiske knowhow til vores ST80-HTS avancerede prototype fusionsenhed og vores pilotanlæg, ST-E1, mens vi arbejder på at levere ren, sikker og billig fusion for alle."

Med base i Milton Park, som ligger lige syd for Oxford og vest for London, blev Tokamak Energy grundlagt i 2009. "Det var et spin-out fra Culhams forskningslaboratorier, der ligger lige nord for vores kontorplacering," siger Kelsall. "Laboratorierne er tilknyttet Oxford University og har en ret lang stamtavle i at undersøge fusionsteknologi, der går flere årtier tilbage. Så vi er omkring 13 år. Indtil for et par år siden havde vi kun et par dusin mennesker. Nu er vi over 230 mennesker, og vi har over 20 nationaliteter af medarbejdere, alle forskellige typer fysikere, alle forskellige typer ingeniører."

Tokamak Energy's forretning er centreret omkring to nøgleteknologier: Det unikke sfæriske Tokamak-indeslutningssystem, som virksomheden har skabt; og højtemperatur superledende (HTS) magneter, der er en integreret del af dens funktion. Ordet "tokamak" er afledt af et russisk akronym for "toroidalt kammer med magnetspoler". Det er i sine enkleste vendinger en enhed designet til at skabe og indeslutte en nuklear reaktion, der simulerer plasmafusionen, der sker i Solen og alle andre stjerner.

De superledende magneter er designet til at simulere Solens massive tyngdefelt og begrænse plasmaet. Plasmaet skabes ved at overophede et gasformigt brintbrændstof, indtil det danner et elektrisk ladet plasma, den fjerde tilstand af stof, som hverken er fast, flydende eller gas. Den nukleare fusionsreaktion, der resulterer, skaber kun en lille radioaktiv signatur, der ikke præsenterer langsigtede, højaktive affaldsproblemer eller relaterede bortskaffelsesproblemer, der er fælles med nuværende nuklear fissionsteknologi.

Forskning begyndte først på den grundlæggende tokamak-teknologi i 1960'erne ved hjælp af indeslutningsmoduler, der lignede ringdonuts. Tokamak Energy bruger en modificeret version, der er sfærisk i form, der ligner et æble med kernehus. Virksomhedens nuværende mål er at være i stand til at begynde at implementere en flåde af kraftværker med lille fodspor, hver med kapacitet til at levere 500 megawatt til nettet i midten af ​​2030'erne.

Kelsall siger, at det lille fodaftryk på "ikke mere end en eller to fodboldbaner i størrelse" kombineret med minimal radioaktivitet, affald og bortskaffelsesproblemer vil muliggøre placeringen af ​​anlæggene i eller tæt på befolknings- og industricentre og dermed dramatisk reducere omkostninger og tid forsinkelser relateret til behovet for at bygge stor elektrisk transmissionsinfrastruktur.

Ikke overraskende ser Kelsall elmarkeder som den klart største markedsmulighed – og behov – for fusionsenergi. "Vi ved, at for at nå vores klimamål bliver verden nødt til at elektrificere massivt," siger han. "Vores fremtidige net skal også vokse betydeligt. Så vi ser, at elmarkederne repræsenterer cirka 60 % af den samlede adresserbare markedsmulighed for fusion."

Dekarboniseringen af ​​industrisektorer, der er svære at mindske, såsom stål, kemikalier, cement og andre er fusionens næststørste potentielle pris. "Det bliver ofte overset, men det er afgørende," siger Kelsall. "Vi ser det som 30 % af vores globale målmarked sammen med muligheder for kombineret varme og el."

Men hvad med vedvarende energi, vind og sol? "Vores opfattelse er, at vedvarende energi stadig er rigtig vigtig, men den udfordring, vi har, er, at de alene ikke vil få os til de mål, vi har brug for globalt," svarer Kelsall. »Det her handler ikke kun om klima. Det handler også om energisikkerhed.

“Den igangværende situation i Ukraine har mindet os om, at det ikke kun handler om at sænke systemomkostningerne, hvor fusion fungerer som et supplement til vedvarende energi. Dette handler også om at give modstandsdygtighed, smidighed og diversificering i den globale energiforsyning, så hvis én energikilde skærer ned, er vi ikke helt i en krise. Det er en verden i dag, hvor vi bliver mindet om, at energisikkerhed er national sikkerhed, og jeg tror, ​​at en række regeringer er blevet mindet om det på den hårde måde. Europa har været meget udsat. Så det er spørgsmålet om at adressere klimamålene med fusion, der er et afgørende supplement til vedvarende energi. Det handler om energisikkerhed. Det handler om lavere omkostninger. Så det er trilemmaet – det skal også være overkommeligt.”

I de to år, der er gået, siden han tiltrådte rollen som administrerende direktør hos Tokamak Energy, siger Kelsall, at han har set en dramatisk stigning i investorernes interesse for atomfusionssektoren. "Der har været en meget markant, jeg tror, ​​mærkbar bøjning i investorernes appetit og interesse for fusionsområdet i løbet af de sidste 12 måneder," siger han. "Sektoren har i de seneste år haft over 5 milliarder dollars i egenkapitalinvesteringer, der er kommet fra topinstitutionelle, suveræne rigdomme og strategiske navne, såvel som påvirkere med ultrahøj nettoværdi og etablerede energiselskaber - ofte gennem deres venture-enheder."

Han finder også initiativer fra regeringer i Europa og på det seneste i USA til at prioritere finansiering til fusionsrelateret forskning og udvikling meget opmuntrende. "Vi respekterer og beundrer virkelig det økosystem, der er ved at bygge sig op i USA. Vi har haft nogle gode partnerskaber med University of Illinois og Princeton Plasma Physics Laboratory, Oak Ridge og andre, og vi ønsker at fortsætte den rejse,” siger Kelsall.

"Den amerikanske regering har erkendt, at fusion er af geostrategisk betydning, og har lanceret et offentligt/privat milepælsbaseret finansieringsprogram, der er en analog af et tidligere program, der i sidste ende gav SpaceX som NASAs foretrukne leverandør af orbitale leveringsplatforme. Og det andet store positive er naturligvis Inflation Reduction Act, som inkluderede 280 millioner dollars i finansiering afsat til Department of Energy til at fremme fusionsforskning og -udvikling."

Alt i alt er det et stadig mere lovende investeringsmiljø for dem, der er involveret i forskning og udvikling af fusionsenergi i dag. Udfordringen for Tokamak Energy og andre håbefulde fusionsselskaber er at demonstrere, at deres respektive teknologier og processer kan opnå de størrelser i nettoenergigevinster, der vil gøre dem skalerbare på en økonomisk måde.

Som Kelsall siger, er det et kapløb med tiden, et kapløb, der bliver mere presserende for hver dag, der går.