Tokamak Energy 首席執行官認為核聚變前景廣闊

關於核聚變進展的所有最新消息，包括能源部宣布勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家已經實現了具有淨能量增益的聚變反應，最近出現了採訪託卡馬克能源公司首席執行官克里斯凱爾索爾的機會，似乎是偶然的。

在周五的一封電子郵件中，Kelsall 稱美國能源部的公告是“令人印象深刻的結果。 我們正在與時間賽跑，以逐步淘汰化石燃料，並使核聚變成為滿足世界能源需求的全球可用解決方案。 隨著越來越多的私人和公共投資流入聚變技術，這種性質的進步對該行業來說是巨大的。”

在美國能源部宣布之前進行的採訪中，凱爾索爾指出，像利弗莫爾上週報告的那樣，邊際淨能量增益（3.15 兆焦耳的輸入產生 2.05 兆焦耳的能量輸出）只是數量級的一小部分最終必須實現的淨能量增益，才能使聚變技術真正具有可擴展性。

“這不僅僅是為了證明淨能量增益，”他告訴我。 “科學家稱它為大於一的 Q。 這不是商業聚變能的充分條件。 事實上，我們至少需要使 Q 大於 25。 “我們的目標是 Q 為 XNUMX，以實現最佳商業融合，為家庭和工業提供恆定的能源。”

Kelsall 表示，該公司正朝著在 2030 年代初期展示清潔、電網就緒的電力邁進。 “在全球部署的緊湊型發電廠中，球形託卡馬克在獲得具有成本效益的聚變能源的道路上具有顯著的效率優勢。 我們的技術使用強磁場將等離子體（聚變燃料）限制在球形託卡馬克裝置中，從而提供連續的功率輸出。 我們現在專注於為我們的 ST80-HTS 先進原型聚變裝置和我們的試驗工廠 ST-E1 開發關鍵技術，因為我們致力於為所有人提供清潔、安全、低成本的聚變。”

Tokamak Energy 成立於 2009 年，總部位於牛津南部和倫敦西部的米爾頓公園。 “這些實驗室隸屬於牛津大學，在聚變技術研究方面有著悠久的歷史，可以追溯到幾十年前。 所以，我們大約13歲。 直到幾年前，我們只有幾十個人。 現在我們有 230 多人，我們有 20 多個國籍的員工，所有不同類型的物理學家，所有不同類型的工程師。”

Tokamak Energy 的業務圍繞兩項關鍵技術展開：公司創造的獨特球形託卡馬克容器系統； 以及作為其功能不可或缺的一部分的高溫超導 (HTS) 磁體。 “託卡馬克”一詞源自俄語“帶磁線圈的環形室”的首字母縮寫詞。 用最簡單的術語來說，它是一種設計用於產生和遏制核反應的裝置，模擬發生在太陽和所有其他恆星內部的等離子體聚變。

超導磁體旨在模擬太陽巨大的引力場並限制等離子體。 等離子體是通過過熱氣態氫燃料直到它形成帶電等離子體而產生的，這是物質的第四種狀態，它既不是固體、液體也不是氣體。 由此產生的核聚變反應只會產生很小的放射性特徵，不會產生長期、高放廢物或當前核裂變技術常見的相關處置問題。

1960 年代首先開始研究基本託卡馬克技術，使用類似於環形甜甜圈的密封模塊。 Tokamak Energy 使用了一種改進的球形版本，類似於帶核的蘋果。 該公司當前的目標是能夠開始部署一系列小型發電廠，到 500 年代中期，每個發電廠都能夠向電網輸送 2030 兆瓦的電力。

Kelsall 說，“不超過一個或兩個足球場大小”的小占地面積，加上最小的放射性、廢物和處置問題，將使工廠能夠選址在人口和工業中心或其附近，從而大大降低成本和時間與建設大型電力傳輸基礎設施的需要相關的滯後。

毫不奇怪，Kelsall 將電力市場視為迄今為止最大的聚變能市場機會和需求。 “我們知道，為了實現我們的氣候目標，世界將不得不大規模電氣化，”他說。 “我們未來的電網也將不得不大幅增長。 因此，我們看到電力市場約佔聚變總可尋址市場機會的 60%。”

鋼鐵、化工、水泥等難以減排的工業部門的脫碳是聚變的第二大潛在回報。 “它經常被忽視，但它至關重要，”Kelsall 說。 “我們將其視為我們目標全球市場的 30%，以及熱電聯產機會。”

但是可再生能源、風能和太陽能呢？ “我們的觀點是，可再生能源仍然非常重要，但我們面臨的挑戰是，單靠它們無法讓我們實現全球所需的目標，”Kelsall 回答道。 “這不僅僅是氣候問題。 這也與能源安全有關。

“烏克蘭的持續局勢提醒我們，這不僅僅是降低系統成本，聚變作為可再生能源的補充。 這也是為了在全球能源供應中提供彈性、敏捷性和多樣化，這樣即使一個能源來源被切斷，我們也不會完全陷入危機。 在當今世界，我們被提醒能源安全就是國家安全，我認為許多政府已經以艱難的方式被提醒這一點。 歐洲已經非常暴露了。 因此，這是通過為可再生能源提供重要補充的核聚變來解決氣候目標的問題。 這是關於能源安全的。 這是關於降低成本。 所以這就是三難選擇——它還必須是負擔得起的。”

Kelsall 表示，在擔任 Tokamak Energy 首席執行官的兩年裡，他看到投資者對核聚變領域的興趣急劇上升。 “在過去的 12 個月裡，投資者對核聚變領域的胃口和興趣發生了非常顯著的、我認為明顯的變化，”他說。 “近年來，該行業有超過 5 億美元的股權投資來自頂級機構、主權財富和戰略名稱，以及超高淨值影響者和能源現任者——通常是通過他們的風險投資部門。”

他還發現歐洲政府以及最近美國政府優先為聚變相關研究和開發提供資金的舉措非常令人鼓舞。 “我們非常尊重和欽佩美國正在建立的生態系統。 我們與伊利諾伊大學和普林斯頓等離子體物理實驗室、橡樹嶺等大學建立了良好的合作夥伴關係，我們希望繼續這一旅程，”Kelsall 說。

“美國政府已經認識到聚變具有地緣戰略重要性，並啟動了一項基於公共/私人里程碑的資助計劃，該計劃類似於先前的計劃，該計劃最終使 SpaceX 成為 NASA 的首選軌道交付平台供應商。 另一個重要的積極因素顯然是《降低通貨膨脹法案》，其中包括撥給能源部用於推進聚變研究和開發的 280 億美元資金。”

總而言之，對於當今從事聚變能研發的人來說，這是一個越來越有前途的投資環境。 Tokamak Energy 和其他有抱負的聚變公司面臨的挑戰是證明他們各自的技術和工藝可以實現巨大的淨能源收益，從而以經濟的方式進行擴展。

正如 Kelsall 所說，這是一場與時間的賽跑，時間一天比一天緊迫。