В развитие технологии вкладываются миллиарды долларов
Европейские и японские компании включаются в поиски того, что порой называют святым Граалем энергетики, — эффективной реакции термоядерного синтеза. В отличие от современной атомной энергетики, основанной на ядерном делении и порождающей радиоактивные отходы, синтез предполагает слияние более легких ядер (изотопов водорода дейтерия и трития, получить которые несложно) в более тяжелые. При этом он экологически нейтрален. Таким образом, термоядерный синтез способен дать огромное количество чистой энергии (то, что нужно для зеленого перехода!): одна электростанция размером с футбольное поле способна обеспечивать город размером с Лондон.
Но это пока только в теории. До сих пор ученым (а пионерами стали советские физики в 1950-е гг.) и инженерам не удавалось произвести больше энергии, чем потребляется при реакции синтеза. Но благодаря прорывам в последнее время стартапы (почти сплошь американские), разрабатывающие варианты этой технологии, стали привлекать заметные средства. На конец прошлого года в 35 проектов было вложено более $4 млрд. Причем в ноябре–декабре 2021 г. инвестиции составили больше, чем за все предыдущее время, — почти $2,5 млрд.
А на прошлой неделе деньги и интерес крупных промышленных компаний привлекли стартапы в Европе и Японии.
Мюнхенская Marvel Fusion подписала соглашения о партнерстве с немецкими Siemens Energy и машиностроительной Trumpf, а также французской Thales. Кроме того, Marvel привлекла от венчурных инвесторов €35 млн (почти $40 млн).
В свою очередь, Kyoto Fusioneering, первый стартап в Японии и Азии, занимающийся термоядерным синтезом, получил $18,6 млн в новом раунде инвестиций и в виде долгового финансирования. Kyoto разрабатывает материалы и технологии для реакторов, в частности, для прототипа STEP, который в 2020 г. стало создавать британское Управления по атомной энергии.
В реакторе для управляемого термоядерного синтеза (токамак – тороидальная камера с магнитными катушками) плазма из дейтерия и трития удерживается с помощью специально создаваемого комбинированного магнитного поля и нагревается до температуры выше, чем на Солнце, – более 100 млн градусов Цельсия. В результате инициируется синтез между атомами водорода и выделяется энергия.
Marvel утверждает, что ее технология позволяет осуществлять синтез с помощью лазеров, а не магнитов и экстремальной температуры. Она разработана на базе метода усиления ультракоротких лазерных импульсов — основной на сегодня технике получения импульсов наибольшей мощности. За него Донна Стрикленд и Жерар Муру получили в 2018 г. Нобелевскую премию по физике. С помощью лазеров Европа, «вероятно, может обеспечить прорыв» в термоядерном синтезе, сказал Financial Times Франк Ляйбрайх, директор по лазерным технологиям Thales.
Гендиректор Marvel Мориц фон дер Линден надеется сделать свою технологию коммерчески эффективной (чтобы реактор производил больше энергии, чем потребляет для обеспечения синтеза) уже через несколько лет. Он сказал FT:
Это теоретическая модель, фактически – большая компьютерная симуляция. Затем шаг за шагом экспериментально проверяется ее жизнеспособность в рамках процесса, который начался в прошлом году. Если она окажется работоспособной, это – святой Грааль.
Но затем на постройку прототипа электростанции понадобятся миллиарды евро, добавляет фон дер Линден, надеясь, что Европа поучаствует в финансировании государственными средствами.
Хотя более чем за полвека ученые и инженеры не смогли придумать, как получить положительный чистый поток электричества, сейчас стартапы оперируют совсем, как кажется, короткими сроками. Боб Мумгард, гендиректор бостонской Commonwealth Fusion Systems (CFS), планирует уже к 2025 г. построить демонстрационную станцию с положительным потоком, а коммерческую электростанцию — в 2030-е гг. В конце прошлого года CFS, выросшая из экспериментов в Массачусетском технологическом институте и ставшая отдельной компанией в 2018 г., получила рекордные для сектора $1,8 млрд инвестиций от фондов Билла Гейтса, Джорджа Сороса, Google, Tiger Global Management и др. До этого ее крупнейшим внешним инвестором была итальянская ENI.
Американская же Helion Energy, привлекшая $500 млн, в том числе от сооснователя PayPal Питера Тиля, к 2024 г. рассчитывает построить демонстрационную модель, которая сможет дать положительный чистый поток электричества.
Жизнеспособная энергетика термоядерного синтеза способна развернуть наблюдающуюся с 1970-х гг. тенденцию замедления темпов роста производительности в секторе энергоресурсов, добыча которых становится все более дорогой, считают аналитики Bloomberg Intelligence. По их оценке, если из тех $9,5 трлн, которые, по данным Международного энергетического агентства, планируется в ближайшие 20 лет вложить в возобновляемую энергетику, инвестировать $1 трлн в проекты термоядерного синтеза, они могли бы поставлять электричество в сеть уже к 2030 г.