Шумный город Шанхай отмечает национальные праздники всемирно известными световыми шоу, освещая небоскребы яркими цветами.
Здесь учёные и инженеры круглосуточно трудятся над следующим прорывом в области глобальных технологий — от интернета 6G и передового искусственного интеллекта до робототехники нового поколения. Здесь же небольшой стартап Energy Singularity работает над чем-то выдающимся: термоядерной энергией.
Энергия термоядерного синтеза — это энергия, получаемая в результате реакций ядерного синтеза. Она противоположна реакции деления, используемой в современных ядерных реакторах или атомном оружии.
Ядерный синтез, процесс, питающий Солнце и другие звёзды, сложно воспроизвести на Земле. Несколько стран уже осуществили ядерный синтез, но поддерживать его достаточно долго для реального использования остаётся загадкой.
Шанхай ночью. Фото: New York Times
Управляемая реакция ядерного синтеза выделяет примерно в 4 миллиона раз больше энергии, чем сжигание угля, нефти или газа, и в 4 раза больше, чем деление ядра – тип ядерной энергетики, используемый сегодня. Она не будет разработана к тому времени, когда можно будет бороться с изменением климата в этом десятилетии, но может стать решением проблемы будущего потепления.
По словам Жана Поля Аллена, главы Управления науки о термоядерной энергетике Министерства энергетики США, китайское правительство вкладывает в этот проект огромные средства, оценивая ежегодные инвестиции в термоядерную энергетику от 1 до 1,5 млрд долларов. Для сравнения, правительство США тратит на неё около 800 млн долларов в год.
Частные компании в обеих странах настроены оптимистично и полагают, что смогут внедрить термоядерную энергетику в энергосистему к середине 2030-х годов, несмотря на сохраняющиеся огромные технические проблемы.
Токамак "Искусственное Солнце"
Ядерный синтез — невероятно сложный процесс, включающий сжатие двух ядер, которые обычно отталкиваются друг от друга. Один из способов добиться этого — поднять температуру в токамаке до 150 миллионов градусов Цельсия, что в 10 раз превышает температуру ядра Солнца.
При слиянии ядер выделяется огромное количество энергии в виде тепла, которое затем можно использовать для вращения турбин и выработки электроэнергии.
Шанхайский стартап Energy Singularity построил собственный токамак за три года, быстрее любого когда-либо построенного реактора. Токамак — это невероятно сложная цилиндрическая или тороидальная установка, нагревающая водород до экстремально высоких температур, создавая плазму, в которой происходит ядерный синтез.
Плазма удерживается в токамаке «Энергетической сингулярности» во время эксперимента. Фото: «Энергетической сингулярности».
Компания Energy Singularity получила более 112 миллионов долларов частных инвестиций, а также достигла мирового лидерства: нынешний токамак компании — единственный токамак, использующий передовые магниты в экспериментах с плазмой.
Эти магниты, называемые высокотемпературными сверхпроводниками, сильнее медных магнитов, которые использовались в старых токамаках, что позволяет токамакам меньшего размера генерировать столько же энергии термоядерного синтеза, сколько и токамаки большего размера, а также лучше удерживать плазму.
Компания заявила, что планирует построить токамак второго поколения, чтобы продемонстрировать коммерческую жизнеспособность своего метода к 2027 году, а к 2035 году рассчитывает получить устройство третьего поколения, которое сможет поставлять электроэнергию в сеть.
Благодаря инвестициям Китая в исследования, концепция токамака стремительно развивается. Китайский токамак EAST в Хэфэе удерживал плазму на уровне 70 миллионов градусов Цельсия, что в пять раз горячее ядра Солнца, более 17 минут, что является мировым рекордом и невероятным прорывом.
Лазерные технологии
Пока Китай мчится вперед с реакторами-токамаками, США находят преимущество в другой технологии: лазерах.
В конце 2022 года учёные из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии направили почти 200 лазеров на цилиндр, содержащий топливную капсулу размером с горошину перца. Это был первый в мире успешный эксперимент по получению чистой энергии термоядерного синтеза. Выделившаяся в результате энергия превысила энергию, затраченную на нагрев капсулы.
Часть лазерной системы в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, где учёные успешно «запустили» термоядерную реакцию. Фото: Дэмиен Джемисон
Существует еще много других способов осуществить ядерный синтез, и США делают ставку на самые разные технологии.
«Возможно, существует несколько подходов, и мы не знаем точно, какой из них наилучший» для подхода к термоядерной энергии, заявила Мелани Виндридж, плазменный физик из Великобритании. Она добавила, что это будет зависеть от затрат и других факторов в долгосрочной перспективе, но настаивает, что токамак — наиболее изученная концепция.
Пока китайское правительство вкладывало деньги в термоядерный синтез, США привлекли больше частных инвестиций. По словам Аллейна, за последние три-четыре года частный сектор вложил в термоядерный синтез 7 миллиардов долларов, причём около 80% этих средств поступило от американских компаний.
Но если китайское правительство продолжит инвестировать более 1 триллиона долларов в год, эта цифра вскоре может превзойти расходы США, даже в частном секторе.
И если эти инвестиции окупятся, красочные празднования в Шанхае придадут Китаю совершенно новый облик.
Хоай Фуонг (по данным CNN)
Источник: https://www.congluan.vn/trung-quoc-tien-gan-den-viec-lam-chu-nguon-nang-luong-sach-vo-tan-post313167.html
Комментарий (0)