© Дэмиен Джемисон/Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса/Reuters
Частный и государственный секторы преследуют одну и ту же цель: найти источник обильной и экологически чистой энергии.
От США до Великобритании и Японии правительства выдвигают инициативы, призванные помочь ученым государственного и частного секторов работать сообща (в некоторых странах впервые) над заманчивой перспективой слияния атомов для получения надежного источника энергии с нулевым уровнем выбросов.
Страны применяют различные подходы к поддержке зарождающегося сектора, но растет надежда, что сотрудничество государственного и частного секторов поможет преодолеть огромные технические и финансовые барьеры на пути превращения последних научных достижений в глобальный источник чистой энергии.
“Произошла смена парадигмы”, − говорит Ричард Пирсон, соучредитель японской компании Kyoto Fusioneering, созданной в 2019 году.
В течение десятилетий исследования в области термоядерного синтеза проводились в рамках крупных государственных программ, которые методично работали над достижением научных целей, но за последние 20 лет в эту сферу пришли коммерческие компании, намеренные в корне изменить ситуацию.
По словам Пирсона, успехи, достигнутые некоторыми из этих предприятий, заставили правительства обратить внимание на них и поддержать частное предпринимательство. “Вот почему в 2023 году все будет совсем по-другому, не так, как, например, в 2018”.
Повышенное внимание со стороны правительства обусловлено увеличением объемов частных инвестиций в компании, занимающиеся термоядерным синтезом, на протяжении последних лет, а также двумя прорывами, совершенными американскими учеными в федеральной лаборатории за последние восемь месяцев.
По данным Ассоциации термоядерной промышленности (FIA), которая представляет мировую отрасль, общий объем частных инвестиций в разработку технологий термоядерного синтеза уже превысил 6 миллиардов долларов, причем поток инвестиций возрос именно начиная с 2021 года.
© Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса /Reuters
Энергия термоядерного синтеза, получаемая при слиянии двух изотопов водорода с образованием гелия и нейтронов, пока что не способна обеспечить питанием сети в коммерческих масштабах.
В ходе успешных экспериментов, проведенных в декабре и июле, американские ученые получили лишь немногим больше энергии, чем потребовалось для запуска реакций. По оценкам физиков, для коммерческого использования термоядерного синтеза потребуются реакции, генерирующие в 30-100 раз больше энергии, чем поступает в реактор.
Но достижение долгожданной цели получения чистой энергии превратило термоядерную энергетику из научной фантастики в нечто, обладающее подлинным потенциалом.
В результате термоядерных реакций не образуются долгоживущие радиоактивные отходы, необходимые изотопы водорода доступны в больших количествах, а небольшая порция топлива способна питать дом в течение сотен лет.
Воодушевленное такими перспективами, правительство США в мае запустило "эпохальную" программу распределения затрат, в рамках которой были отобраны восемь компаний, включая Commonwealth Fusion Systems из Массачусетса, которые получат в общей сложности 50 миллионов долларов первоначального государственного финансирования для поддержки развития коммерческой термоядерной энергетики. Согласно нынешним планам, до конца 2027 года в рамках этой программы может быть выделено до 415 миллионов долларов.
Великобритания, Канада, Франция, Германия, Италия, Швеция, Израиль, Австралия, Новая Зеландия, Япония и Китай входят в число стран, в которых есть как минимум один стартап в области термоядерного синтеза. Но быстрее всего частная термоядерная промышленность до сих пор развивалась в США. По данным FIA, из 43 компаний, занятых в сфере термоядерного синтеза, 25 имеют штаб-квартиры в США, причем 80% частных инвестиций, привлекаемых в этот сектор, направляются в американские компании.
По словам Эндрю Холланда, исполнительного директора FIA, рост числа компаний, занимающихся термоядерными разработками, в США объясняется относительной нехваткой возможностей для проведения исследований в государственном секторе и условиями привлечения средств, благодаря которым ученым сравнительно легче привлекать частные инвестиции для достижения амбициозных целей. Многие компании установили жесткие сроки поставки термоядерной энергии в сеть в 2030-х годах.
"Я не думаю, что это обязательно так, что в США больше идей для коммерциализации термоядерного синтеза, просто там легче получить доступ к капиталу", − добавляет Холланд
Великобритания является одним из лидеров научных исследований в области термоядерного синтеза с тех пор, как в 1984 году в Калхэме (графство Оксфордшир) начал работу Объединенный европейский токамак (ДЖЭТ), который до сих пор является самой мощной термоядерной установкой в мире.
Стареющая установка должна быть отключена в следующем году, но три компании, занимающиеся термоядерным синтезом, включая британские группы Tokamak Energy и First Light Fusion, планируют построить прототипы устройств в Калхэме, чтобы получить выгоду от сотрудничества с учеными на объекте, финансируемом государством.
"Мы хотим использовать наше наследие и опыт Великобритании, чтобы быть в центре растущей индустрии термоядерного синтеза", − заявляет Тим Бествик, главный специалист по развитию Управления по атомной энергии Великобритании (UKAEA), в ведении которого находится объект в Калхэме.
UKAEA одновременно продвигает планы строительства новой национальной демонстрационной термоядерной установки, которая должна быть завершена к 2040 году, и поддерживает дальнейшее развитие индустрии термоядерного синтеза за счет финансирования частных компаний на сумму 42,1 миллиона фунтов стерлингов.
По словам Пирсона из Kyoto Fusioneering, Япония придерживается иного подхода. В апреле страна опубликовала свою первую национальную стратегию в области термоядерного синтеза и намерена использовать имеющийся производственный потенциал для того, чтобы сыграть решающую роль в создании цепочек поставок, необходимых для глобальной индустрии термоядерного синтеза.
"В вопросе развития технологий термоядерного синтеза Япония ориентирована на внешний мир и позиционирует себя как страна, которая будет поддерживать мировых игроков", − добавляет Пирсон.
Напротив, ЕС отстает от своих коллег в поддержке коммерческих инициатив. Вместо этого блок сосредоточил свои усилия на флагманском проекте ITER (Международный экспериментальный термоядерный реактор), став крупнейшим спонсором масштабного экспериментального проекта, строительство которого во Франции оценивается более чем в 23 миллиарда долларов.
"ЕС очень медленно продвигается по пути развития частного сектора", − говорит Мелани Уиндридж, исполнительный директор консультационной группы Fusion Energy Insights. "Очень важно, как исследования и опыт национальных лабораторий передаются в частный сектор и в коммерческую сферу".
По мнению Голланда из FIA, "спящим гигантом" термоядерной индустрии является Германия.
Немецкие ученые, получающие государственное финансирование, с 1990-х годов неторопливо работают над созданием экспериментальной термоядерной установки, известной как стелларатор. Однако до этого года правительство не оказывало открытой поддержки зарождающемуся частному сектору.
В мае министерство образования и научных исследований Германии опубликовало первую работу по термоядерному синтезу. Во вторник было объявлено о планах по предоставлению дополнительного финансирования индустрии термоядерного синтеза в размере 370 миллионов евро до 2028 года, в результате чего общий объем государственного финансирования отрасли составит 1 миллиард евро в течение следующих пяти лет.
"Идея создания централизованного энергоснабжения с нулевым уровнем выбросов углерода, не основанного на ядерном делении, привлекательна для них", − подчеркивает Холланд. "Ведь энергетическая безопасность Германии пострадала от военного конфликта России и Украины сильнее, чем в любой другой стране мира".
Несмотря на многообещающие тенденции к расширению сотрудничества между государственным и частным секторами, все еще существует огромный разрыв между объемом финансирования − как со стороны государства, так и со стороны инвесторов − и тем, что потребуется для генерации термоядерной энергии в промышленных масштабах.
По словам Бествика из UKAEA, каждой термоядерной компании, вероятно, потребуется от 300 миллионов до 1 миллиарда долларов на создание прототипа такой машины и еще больше на создание демонстрационных установок.
"Вопрос о том, как глобальное сообщество специалистов по термоядерному синтезу собирается получить инвестиции на развитие этих технологий, необходимые для достижения тех темпов технического прогресса, к которым мы все стремимся, остается без ответа".
Источник: @thebugged
