Перегони за нескінченну енергію розпочалися: хто перший отримає до неї доступ

Чому світ сподівається на термоядерний синтез

Уряди від США до Великобританії та Японії висувають ініціативи, щоб допомогти вченим державного та приватного сектору працювати у тандемі над привабливою метою синтезу атомів для виробництва безпечної енергії з нульовим рівнем викидів.

Країни використовують різні підходи до підтримки сектора, що зароджується, але зростає надія, що державно-приватна співпраця зможе подолати величезні технічні та фінансові бар'єри на шляху перетворення останніх наукових досягнень на глобальне джерело чистої енергії.

«Відбулася зміна парадигми», — сказав Річард Пірсон, співзасновник японської компанії Kyoto Fusioneering, створеної у 2019 році. Протягом десятиліть дослідження в галузі термоядерного синтезу проводилися в рамках великих програм державного сектору, які методично працюють над досягненням наукових цілей, але за останні 20 років у справу втрутилися комерційні компанії, щоб сколихнути ситуацію.

Прогрес, досягнутий деякими із цих підприємств, змусив уряди звернути на це увагу та спробувати підтримати приватне підприємництво, — додав Пірсон. «Ось чому у 2023 році справи йдуть зовсім інакше, ніж навіть у 2018 році», — каже він.

Підвищена увага уряду послідувала за двома роками безпрецедентних приватних інвестицій у термоядерні компанії та двома проривами, зробленими американськими вченими у федеральній лабораторії за останні вісім місяців.

За даними Асоціації термоядерної промисловості (FIA), яка представляє світову індустрію, загальний обсяг приватних інвестицій у термоядерний синтез перевищив $6 млрд, причому більша частина фінансування надходить із 2021 року.

Енергія термоядерного синтезу, що утворюється при злитті двох ізотопів водню з утворенням гелію та нейтронів, є ще далекою від того, щоб довести, що вона може генерувати комерційно життєздатну енергію.

У ході революційних експериментів, проведених у грудні та липні, вчені уряду США виробили лише трохи більше енергії, ніж було в лазері, який використовується для запуску реакцій. За оцінками фізиків, комерційний термоядерний синтез вимагатиме реакцій, які генерують у 30−100 разів більше енергії, ніж потрібно.

Але досягнення довгоочікуваної мети з отримання чистого приросту енергії перетворило термоядерну енергію з наукової фантастики на щось, що має реальний потенціал.

Реакції термоядерного синтезу не створюють довгоживучих радіоактивних відходів, ізотопи водню, що використовуються, можуть бути отримані у великих кількостях, а невелика кількість палива може забезпечити електроенергією будинок протягом сотень років.

Великі перегони

Уряд США в травні запустив «поетапну» програму розподілу витрат, у рамках якої було обрано вісім компаній, у тому числі компанія Commonwealth Fusion Systems, що базується в Массачусетсі, для отримання загалом $50 млн початкового державного фінансування для підтримки розвитку комерційної термоядерної енергетики. Згідно з поточними планами, до кінця 2027 року на програму може бути виділено до $415 млн.

Великобританія, Канада, Франція, Німеччина, Італія, Швеція, Ізраїль, Австралія, Нова Зеландія, Японія та Китай входять до країн, у яких є хоча б один термоядерний стартап. Але найшвидше приватна термоядерна промисловість розвивається у США. За даними FIA, зі 43 термоядерних компаній у всьому світі 25 мають штаб-квартири у США, при цьому 80% приватних інвестицій, залучених цим сектором, спрямовуються американським групам.

Компанії, які займаються термоядерним синтезом, набули широкого поширення в США через відсутність дослідницьких можливостей у державному секторі та середовища збору коштів, що дозволяє вченим порівняно легше залучати приватні інвестиції для досягнення амбітних цілей, — сказав Ендрю Холланд, виконавчий директор FIA. Багато компаній встановили жорсткі терміни постачання термоядерної енергії до мережі у 2030-х роках.

«Я не думаю, що у Сполучених Штатах більше ідей для комерціалізації термоядерного синтезу, там просто легший доступ до капіталу», — додав він.

Великобританія знаходиться в авангарді науки про термоядерний синтез із того часу, як у 1984 році в Калхемі в Оксфордширі розпочав роботу «Об'єднаний європейський торус», який залишається найпотужнішою у світі термоядерною машиною.

Старіючий пристрій має бути відключений наступного року, але три термоядерні компанії, у тому числі британські групи Tokamak Energy та First Light Fusion, планують побудувати прототипи пристроїв у Калхемі, щоб отримати вигоду від співпраці з вченими, які фінансуються державою.

«Ми хочемо використовувати нашу спадщину і досвід у Великобританії, щоб опинитися в центрі зростаючої термоядерної промисловості», — сказав директор із розвитку Управління з атомної енергії Великобританії (UKAEA) Тім Бествік.

UKAEA одночасно просуває плани щодо будівництва нової національної демонстраційної установки з термоядерного синтезу до 2040 року, і підтримує розвиток ширшої термоядерної промисловості за допомогою початкового фінансування приватних компаній у розмірі 42,1 млн фунтів.

Читайте також: До агресивного портфелю «Мінфіну» додано другу акцію: зробили ставку на «зелену» енергетику

Японія застосовує інший підхід, — сказав Пірсон із Kyoto Fusioneering. У квітні країна опублікувала свою першу національну стратегію термоядерного синтезу і має намір використати існуючі виробничі можливості, щоб відігравати помітну роль у розвитку ланцюжків поставок, необхідних для глобальної термоядерної промисловості.

Що відбувається в ЄС

ЄС відстає від своїх колег у підтримці комерційних ініціатив. Натомість, блок зосередив свої зусилля на флагманському проєкті «Ітер», ставши найбільшим спонсором багатостороннього термоядерного експерименту, який будується у Франції та вартістю понад $23 млрд.

«ЄС дуже повільно просувається у бік приватного сектору», — сказала виконавчий директор консультативної групи Fusion Energy Insights Мелані Віндрідж.

За даними FIA Голландії, «сплячим гігантом» термоядерної індустрії є Німеччина. Німецькі вчені, які фінансуються державою, з 1990-х років спокійно працювали над експериментальною термоядерною машиною, відомою як стеларатор. Але до цього року уряд не надавав відкритої підтримки приватному сектору, що зароджується.

Міністерство освіти та досліджень Німеччини опублікувало свою першу статтю про термоядерний синтез у травні. У вівторок воно оголосило про плани надати додатково 370 млн євро для фінансування термоядерної промисловості до 2028 року, внаслідок чого загальний обсяг державного фінансування цього сектора протягом наступних кількох років сягне 1 млрд євро.

Незважаючи на багатообіцяючі ознаки розширення державно-приватного партнерства, як і раніше, існує величезний розрив між наявним фінансуванням — як з боку уряду, так і з боку інвесторів — і тим, що потрібно для досягнення термоядерної енергії у великих масштабах.

Читайте також: Чому Google може стати головним переможцем революції ШІ

За словами Бествіка з UKAEA, кожній термоядерній компанії, ймовірно, знадобиться від 300 до 1 мільярда доларів для створення прототипу машини та ще більше — для розробки демонстраційних установок.