Термоядерная энергия может быть дешевле угольной

Недостаточная экономичность остается главным препятствием на пути перехода к энергетике ядерного синтеза, не загрязняющей окружающую среду радиоактивными отходами, а атмосферу углекислым газом. Электростанции, расходующие невосполнимые запасы ископаемого топлива — угля и природного газа — генерируют более дешевую электроэнергию, чем предлагавшиеся до сих пор проекты термоядерных реакторов.

Инженеры Университета Вашингтона (UW) надеются, что сложившуюся ситуацию изменит разработанная ими новая концепция такого реактора. Результаты ценового анализа, с которыми они планируют 17 октября ознакомить участников Международной конференции по термоядерной энергии в Санкт-Петербурге (Россия), свидетельствуют, что стоимость термоядерной установки будет меньше, чем новой угольной электростанции, сопоставимой с ней по выходу энергии.

Новая конструкция является развитием уже существующих технологий. В замкнутом объеме создается магнитное поле, удерживающее плазму достаточно долго, чтобы она сгорала в реакции синтеза. Реактор в основном работает в самоподдерживающемся режиме: плазма в нем постоянно нагревается для обеспечения условий протекания термоядерной реакции. Выделяемое реактором тепло нагревает охладитель, который затем вращает турбину и генерирует электричество.

Магнитные поля в университетском реакторе, получившем название сферомак, генерируются электрическими токами в самой плазме. Таким образом, как подчеркивает участник проекта UW Дерек Сазерленд (Derek Sutherland), одна и та же среда используется для синтеза и для пропускания тока, обеспечивающего ее стабильность. Это элегантное решение снижает материалоемкость конструкции и позволяет уменьшить общие габариты реактора.

Другие модели термоядерных установок, такие как ITER, сооружаемая во Франции, значительно превосходят сферомак по размерам, из-за того, что такое же магнитное поле создается в них сверхпроводящими катушками, расположенными вокруг реактора. В сравнении с французской разработкой, концепция UW стоит примерно в десять раз меньше и производит в 5 раз больше электричества.

Ученые экстраполировали свою конструкцию до размеров обычной электростанции и сравнили стоимость реализации проекта (его стартовой инфраструктуры) с затратами на сооружение ТЭЦ, работающей на угле. По их оценкам, термоядерная станция мощностью 1 гигаватт обойдется в 2,7 млрд долл. Угольная станция такой же мощности будет стоить 2,8 млрд долл.

На данный момент концепт-модель термоядерной установки UW примерно на порядок уступает по размерам и мощности финальному продукту. Исследователи уже успешно опробовали ее способность удерживать плазму. Следующие, крупногабаритные версии, находящиеся в процессе разработки, будут рассчитаны на более высокотемпературную плазму, что позволит увеличить выход электроэнергии, генерируемой термоядом.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365