Европейски стартъп обещава успешен термоядрен синтез в елегантен стеларатор след 6 години

Европейският стартъп Proxima Fusion представи проект за термоядрен реактор Stellaris, който обещава да бъде пуснат в експлоатация през следващите 6 години. Компанията е организирана от физици, които преди това са работили по германския проект Stellator Wendelstein 7-X. Имайки зад гърба си години работа с термоядрен реактор, те са уверени в ранния си успех, като обещават да постигнат положителна термоядрена реакция още през 2031 година.

Според разработчика Stellaris ще бъде първата в света реализация на интегрирана търговска концепция за термоядрена електроцентрала, проектирана за непрекъсната и надеждна работа. Компанията представи проекта в статия, публикувана наскоро в списанието Fusion Engineering and Design. Проектът се основава на усъвършенствана изчислителна оптимизация на дизайна на реактора (включително изкуствен интелект и невронни мрежи), високотемпературни свръхпроводящи (HTS) магнити и квазиизодинамична (QI) стелараторна технология, които заедно приближават термоядрената енергия до етапа на комерсиализация.

Проектът Stellaris се основава на резултатите от изследователския експеримент Wendelstein 7-X в Германия – най-напредналият в света прототип на QI стеларатор, който е изграден от Института за физика на плазмата „Макс Планк“ с подкрепата на германското федерално правителство и ЕС. Проектът струва повече от 1,3 млрд. евро.

С помощта на прототипа на стеларатор Alpha Proxima Fusion е готова да демонстрира чиста енергия от термоядрен синтез до 2031 година. В интервю за EE Times главният изпълнителен директор на Proxima Fusion Франческо Сьортино заяви, че през следващото десетилетие ще бъде прокаран ясен път към термоядрения синтез в енергийната система, за да се гарантира енергийната сигурност на Европа и да се посрещнат световните енергийни нужди.

Стелараторът и токамакът са едни от най-старите и най-добре проучени видове съоръжения за термоядрен синтез, като всяко от тях представлява вариант на термоядрен синтез с магнитно задържане. Стелараторите и токамаците използват мощни магнити за създаване на силно магнитно поле, което задържа горещата плазма в определена конфигурация.

В токамака се използва симетрична тороидална вакуумна камера, заобиколена от магнитни намотки. Електрическият ток, протичащ вътре в плазмата и създаващ допълнително магнитно поле също играе важна роля. В стелараторите се използва различен подход: задържането на плазмата се осигурява единствено от външни намотки без да е необходимо да се индуцира ток в самата плазма. В миналото това се постигаше с помощта на сложни извити магнити, което представляваше основната техническа трудност на стелараторите.

В същото време обаче стелараторите предоставят значително повече степени на свобода и в сравнение с токамаците позволяват висока степен на оптимизация. Въпреки че понастоящем токамаците са водещи в областта на термоядрената енергия, успешното разработване на стеларатора Stellaris, ако Proxima Fusion спази обещанията си, ще постави началото на нова ера в развитието на термоядрената технология.

Компанията подчертава, че разработването на съвременни стеларатори разчита в голяма степен на компютърна оптимизация, която позволява по-бързо да се правят промени в дизайна преди началото на строителството.

Proxima Fusion филтрира възможните концепции за дизайн и създава заместващи модели за тестване, като използва най-съвременни техники, включително невронни мрежи, базирани на физични закони и други технологии за машинно обучение.

Този подход ускорява разработката, като позволява ефективно паралелно изследване на множество проекти. Въпреки това оптимизирането на стелараторите остава сложна интердисциплинарна задача, изискваща отчитането на много фактори в областта на науката, компютърното моделиране и физиката на плазмата. За да се постигнат най-добри резултати при производството на енергия от термоядрен синтез, трябва внимателно да се анализират научните и техническите компромиси, което е голямо предизвикателство.

Голяма част от компактността на бъдещото съоръжение Stellaris ще бъде постигната чрез високотемпературни свръхпроводящи магнити (HTS).

Това ще бъде ключово нововъведение, което ще увеличи ефективността и ще намали размера на реактора. Благодарение на по-мощните магнитни полета технологията HTS ще позволи значително намаляване на размера на инсталацията. Освен това, според Proxima Fusion HTS магнитите са по-стабилни и по-малко чувствителни към температурни колебания от нискотемпературните свръхпроводници. Това опростява криогенните изисквания и намалява консумацията на енергия на системата.

За да осигури термоядрена енергия в мрежата през следващото десетилетие, Proxima Fusion активно търси финансиране, партньори и работи за получаване на регулаторни одобрения. До 2027 година компанията има за цел да завърши проектирането на Alpha – първото в света устройство за термоядрен синтез, което демонстрира съотношение Q>1 (нетно производство на енергия) в стабилно състояние. В момента се набират средства за изграждане на прототип на модела Stellaris.