Tokamak Energy, ein Unternehmen, das sich mit Kernfusionstechnologie beschäftigt, hat kürzlich Kündigte einen großen Durchbruch an in seiner Forschung und Entwicklung. Das Testen seiner kryogenen leistungselektronischen Technologie für den hocheffizienten Betrieb seines supraleitenden Magneten war nach allen Angaben ein großer Erfolg.
Das Angebot des Unternehmens, die Welt mit nahezu unbegrenzter Energie zu versorgen, verwendet eine Kombinationvon sphärischen Tokamaks und hochtemperatursupraleitenden HTS Magneten. Laut Berichten, Tests der neuen Leistungselektronik zeigten die doppelte Effizienz der bisherigen Systeme.
"Wir haben jetzt eine neue Art von kryogenen Stromversorgungen entwickelt, die auf den neuesten leistungselektronischen Geräten basieren und bei niedrigen Temperaturen hocheffizient sind. Dies bedeutet, dass wir das Potenzial haben, die kryogenen Kapital- und Betriebskosten für HTS-Magnete um 50 . zu senken% oder mehr. Dieser neuartige Ansatz wird erhebliche Kosteneinsparungen ermöglichen und zur Verwirklichung der kommerziellen Fusionsenergie beitragen", sagte Chris Kelsall, CEO von Tokamak Energy.
Dies führte zu einer erheblichen Reduzierung der zum Kühlen der HTS-Magneten erforderlichen Leistung, wodurch die Kosten für gesenkt wurden.zukünftige Fusionskraftwerke. Dies ist ein entscheidender Schritt zur Kommerzialisierung und Skalierung der Fusionstechnologie.
Die Verwendung von supraleitende Magnete in Tokamak-Reaktoren, wie sie von Tokamak Energy entwickelt werden, ist es erforderlich, Plasma zu konzentrieren und zu isolieren, damit es die unglaublichen Temperaturen erreichen kann, die für die Kernfusion erforderlich sind.Kryogene Kühlung ist eines der zahlreichen Energiethemen für ein solches System – daher der Fokus darauf, es so energieeffizient wie möglich zu machen. Dieser neue Ansatz verwendet einen Leistungswandler mit höherem Wirkungsgrad in einem Vakuumkryostaten.
Im Jahr 2020 erhielt Tokamak Energy vom US-Energieministerium eine bedeutende mehrjährige Finanzierung, um es dem Unternehmen zu ermöglichen, seine Forschungen voranzutreiben und mit Experten auf US-amerikanischem Boden zusammenzuarbeiten.
Der ST40 des UnternehmensDer Prototyp des Reaktors wird in Zusammenarbeit mit dem Oak Ridge National Laboratory und dem Princeton Plasma Physics Laboratory entwickelt. Die britische Regierung hat im Rahmen der Initiative Advanced Modular Reactor einen Forschungszuschuss gewährt.
Tokamak-Fusionsreaktoren sind keine neue Idee und können ihre Routen bis in die 1960er Jahre zurückverfolgen. Damals im Jahr 2005 eine Russischer T3-Tokamak schaffte es sogar, die für die Fusion erforderlichen Temperaturen zu erzeugen, weit vor anderen seiner Zeit.
Ältere Modelle benötigten jedoch weit mehr Energie, um eine Fusion zu erreichen, als aus ihnen gewonnen werden konnte – nicht ideal. Um dieses Problem zu lösen, führte Alan Sykes, ein Mitbegründer von Tokamak Energy, in den 1980er Jahren Forschungen durch und stellte fest, dass die Veränderung derGeometrie der bestehenden Tokamak-Designs hat die Leistung erheblich gesteigert.
Er entdeckte auch, dass die Verwendung eines besseren magnetischen Einschlusses mit HTS-Magnettechnologie theoretisch einen Weg bieten könnte, solche Reaktoren kommerziell rentabel zu machen.
HTS-Magnete bestehen aus Seltenerd-Kupfer-Bariumoxid, das zu dünnen Streifen mit einer Dicke von weniger als 0,1 mm geformt ist. Solche Magnete sind in der Lage, weit größere Magnetfelder zu erzeugen und benötigen weniger Fläche, wenn sie zu Spulen geformt werden – praktisch, wenn der Platz knapp istPrämie.
Um dies zu erreichen, hat Tokamak Energy mit der Europäischen Organisation für Kernforschung CERN zusammengearbeitet, um HTS-Magnete zu entwickeln, die auf die für Fusionsleistungsmodule erforderliche Größe skalierbar sind. Für Tokamak entwickeln sie zwei Kerntechnologien, den Hauptkompaktenkugelförmige Tokamak- und HTS-Magnete.
„Diese Grundlagentechnologien sind für die Entwicklung der Wirtschaftsfusion unerlässlich“, erklärt Kelsall.
Tatsächlich sollte ihr Fusionsenergiesystem nach Angaben des Unternehmens in der Lage sein, 500 MW Wärme oder 150 MW Strom zu erzeugen. Dies reicht aus, um das Plasma im Reaktor auf Temperaturen von 100 Millionen Grad Celsius 180 m Grad F zu erhitzen., was für kommerzielle Fusionsenergie mehr als ausreicht.
„Wenn ja, wird Tokamak Energy der erste kommerzielle Fusionsentwickler sein, der diesen wichtigen Meilenstein in einem kontrollierten Plasma erreicht“, sagte Kelsall. „Wir glauben jedoch auch, dass es noch andere Schlüsselbestandteile gibt, die für die kommerzielle Fusion unerlässlich sind.“
Kernfusion ist der "Heilige Gral" der Energiegewinnung
Der aktuelle ST40-Reaktor von Tokamak Energy konnte bisher solche Temperaturen noch nicht erreichen. Er erreichte jedoch im ersten Betriebsjahr 15 Millionen Grad Celsius 27 m deg. FDer Durchbruch beim Testen seiner Magnete sollte, so das Unternehmen, seinen ST40-Reaktor in die Lage versetzen, Abstoßungskräfte zwischen Deuterium- und Tritiumionen überwinden und sie nahe genug bringen, um zu verschmelzen.
Wenn dies erreicht wird, wäre dies der erste privat finanzierte Fusionsreaktor, der die für die Kernfusion erforderlichen Temperaturen nachhaltig erreicht.
Und das ist entscheidend für die Produktionsaubere, kostengünstige, sichere und nahezu unbegrenzte Energie in Zukunft. Es wird auch unglaublich sicher und zuverlässig sein.
„Der Wettlauf um die Kommerzialisierung der Fusion wird im nächsten Jahr weiter an Fahrt gewinnen, da die Fusionsunternehmen weitere technologische Fortschritte machen“, prognostiziert Kelsall.
„Anwendungen, die innerhalb des Fusionssektors entwickelt wurden, werden erhebliche Crossover-Möglichkeiten in verschiedenen Branchen bieten, einschließlich der Luft- und Raumfahrt, der Industrie und des Gesundheitswesens. 2022 werden der öffentliche und der private Sektor weiterhin eng zusammenarbeiten, um die immensen Möglichkeiten, die die Fusion bietet, zu nutzen.Das verheißt Gutes für die Zukunft“, fügte er hinzu.
Die Kernfusion sollte, sobald sie kommerziell rentabel ist, weniger Platz zum Aufbau benötigen und mit ihrer inhärenten Sicherheit den Bau von Fusionsreaktoren in der Nähe von Bevölkerungs- und Industriezentren ermöglichen. Dies bedeutet, dass sie billiger und einfacher zu installieren ist.
Alles ein großes Plus in einer Welt, die anscheinend auf der Mission ist, sich für Energiesicherheit zu bewegen. Bisher sieht es für Unternehmen wie Tokamak Energy sehr gut aus.