24/07/2025
Людство стоїть на порозі енергетичної революції і одним з ключових гравців у цій трансформації є американська компанія Commonwealth Fusion Systems (CFS).
CFS – це стартап (точніше спін-офф) Массачусетського технологічного інституту і він активно працює над створенням першої у світі комерційної термоядерної електростанції щоб забезпечити необмежену, чисту та безпечну енергію.
Термоядерний синтез - це процес, який живить Сонце та інші зірки. Він полягає у злитті легких атомних ядер (наприклад, ізотопів водню - дейтерію та тритію) для утворення більш важких елементів, при цьому виділяється величезна кількість енергії. На відміну від традиційної ядерної енергетики, що базується на розщепленні атомних ядер і створює радіоактивні відходи, термоядерний синтез виробляє безпечний побічний продукт - гелій. Крім того, паливо для термоядерного синтезу є надзвичайно поширеним: дейтерій можна видобувати з морської води, а тритій може бути вироблений всередині реактора. За оцінками експертів, один грам палива може виробити енергію, що еквівалентна 10 тоннам вугілля.
Ключовою перешкодою на шляху до комерційного термоядерного синтезу завжди була необхідність утримувати надзвичайно гарячу плазму (температурою понад 100 мільйонів градусів Цельсія) достатньо довго і щільно, щоб відбулася реакція синтезу. Традиційні токамаки (тороїдальні камери з магнітними котушками для утримання плазми) потребували величезних розмірів для досягнення необхідних умов.
CFS вирішила цю проблему завдяки революційній розробці: високотемпературним надпровідним магнітам (HTS) на основі оксиду ітрію-барію-міді (REBCO). Ці магніти здатні створювати набагато сильніші магнітні поля, ніж будь-які попередні технології, що дозволяє будувати значно менші, компактніші та потенційно більш економічно вигідні токамаки. Саме ця технологія є основою для демонстраційного реактора SPARC та майбутньої комерційної електростанції ARC.
Наразі CFS активно завершує будівництво та монтаж свого демонстраційного реактора SPARC у Девенсі (штат Массачусетс). Метою SPARC є досягнення "чистого енергетичного приросту" (Q>1), тобто вироблення більшої кількості енергії від реакції синтезу, ніж потрібно для її підтримки. Компанія планує запустити першу плазму в SPARC у 2026 році, а продемонструвати чисту енергію невдовзі після цього. Це стане критично важливим кроком, який доведе комерційну життєздатність їхнього підходу.
Майбутній комерційній термоядерній електростанції дали назву ARC (Affordable, Robust, Compact) і вже оголосили про плани її будівництва у Джеймс Рівер Індастріал Центр (округ Честерфілд, Вірджинія). Станція ARC буде розрахована на виробництво близько 400 мегават чистої, безвуглецевої електроенергії, чого достатньо для живлення близько 150 000 домогосподарств або великих промислових об'єктів.
Очікується, що електростанція ARC почне подавати енергію в мережу на початку 2030-х років. CFS буде самостійно фінансувати, будувати, володіти та експлуатувати цю електростанцію. Важливою подією стало також підписання угоди з Google, яка зобов'язалася купувати 200 мегават електроенергії з майбутньої станції ARC, що є першою подібною прямою корпоративною угодою на поставку термоядерної енергії.
Хоча прогрес CFS є надзвичайно обнадійливим, термоядерний синтез все ще залишається складним науково-технічним завданням. Серед основних викликів
- Пошкодження матеріалів: високоенергетичні нейтрони, що утворюються під час реакції, можуть пошкоджувати компоненти реактора з часом.
- Управління тритієм: тритій є легкорозпадним радіоактивним ізотопом водню, що вимагає ретельного поводження.
- Економічна ефективність: початкові витрати на будівництво та експлуатацію термоядерних електростанцій можуть бути високими, тому CFS доведеться довести їхню економічну конкурентоспроможність у довгостроковій перспективі.
Незважаючи на ці виклики, потенціал термоядерної енергії є величезним. Вона обіцяє невичерпне джерело чистої, безпечної та надійної енергії, що може відіграти ключову роль у боротьбі зі зміною клімату та забезпеченні сталого енергетичного майбутнього для всього світу. Commonwealth Fusion Systems стоїть на передньому краї цієї обіцяючої технології, створюючи майбутнє, в якому термоядерна енергія буде живити наші будинки та промисловість.
STARTUP NEWS