Amerykanie twierdzą bowiem, że ich siódmy prototypowy generator Polaris będzie pierwszym na świecie generatorem termojądrowym, będącym w stanie produkować czystą energię elektryczną. Ma zostać uruchomiony w 2024 r., więc jak na standardy tej branży – całkiem niedługo.
Fuzja termojądrowa – do siedmiu razy sztuka
Polaris będzie następcą numeru sześć, czyli generatora Trenta, który uruchomiony w 2020 r. przeszedł pomyślnie 16-miesięczną serię testów, podczas których priorytetem było sprawdzenie trwałości kluczowych elementów i niezawodności działania samego reaktora. Trenta był też pierwszym reaktorem, w którym udało osiągnąć się tzw. komercyjną temperaturę pracy, czyli 100 milionów stopni Celsjusza.
Czytaj również: Fuzja jądrowa z przełomem? Naukowcy liczą na stworzenie źródła czystej energii
Wynik ten pozwala na łączenie i kompresję deuterowej plazmy w odwróconej konfiguracji pola Beta (FRC). Pomysł zastosowany przez Helion Energy polega na wykorzystaniu magnesów zdolnych do rozpędzenia dwóch FRC do prędkości 1,5 mln km/h. Kiedy tak rozpędzona plazma spotyka się na środku akceleratora, jest ściskana jest przez bardzo silne pole magnetyczne, dzięki czemu rozgrzewa się do bardzo wysokich temperatur. Temperatura z kolei umożliwia jonom deuteru i helu-3 na połączenie się w procesie fuzji. Dalej jest już z górki – fuzja wyzwala energię, a plazma rozszerza się odpychając tym samym oddziałujące na nią pole magnetyczne, produkując czystą energię elektryczną.
Wiele projektów termojądrowych, o których słyszeliśmy dotychczas, miało na celu wytwarzanie ciepła do napędzania np. turbin parowych. Helion wykazał jednak, że podejście elektromagnetyczne jest znacznie wydajniejsze. Reaktor Trenta był w stanie uruchamiać impulsy termojądrowe raz na 10 minut, Polaris ma znacznie zwiększyć tę częstotliwość do około 1 impulsu na sekundę. Firma spodziewa się, że do 2024 r. ich nowy reaktor wygeneruje „niewielką ilość energii elektrycznej netto jako produkt uboczny reakcji syntezy jądrowej”, co uczyniłoby go pierwszym reaktorem termojądrowym w historii, który tego dokonał.
Co ciekawe, produkcja energii elektrycznej netto nie jest w rzeczywistości głównym celem prototypu Polaris. Energia elektryczna będzie jedynie mile widzianym produktem ubocznym głównego procesu: produkcji paliwa z helu-3 poprzez rozbijanie atomów deuteru. Hel-3 jest postrzegany bowiem jako doskonałe źródło paliwa – 15-20 ton rocznie może zasilić każde gospodarstwo domowe w Stanach Zjednoczonych. Jego produkcja jest jednak na tyle trudna, że dotychczas uważaliśmy, że o wiele łatwiejszym sposobem jego pozyskiwania może okazać się wydobywanie go z naszego Księżyca.
Czytaj również: Naukowcy z MIT dokonali przełomu w fuzji jądrowej
Produkcja helu-3 na Ziemi oznacza ostateczne rozwiązanie kwestii zmian klimatycznych. Dysponując tym paliwem moglibyśmy produkować nieograniczone ilości czystej energii i przestać martwić się o emisje gazów cieplarnianych. David Kirtley, założyciel Helion Energy powiedział, że firma ma nadzieję zbudować reaktory termojądrowe wielkości skrzyń transportowych, z których każdy będzie wytwarzać około 50 megawatów energii, czyli mniej więcej tyle, ile potrzeba by zasilić ok. 8200 amerykańskich gospodarstw.
Helion przewiduje również, że cena energii produkowanej przez te generatory wynosić będzie ok. 10 USD za MWh i to „bez zakładania jakichkolwiek korzyści skali wynikających z masowej produkcji, kredytów węglowych lub rządowego dofinansowania”. To uczyniłoby fuzję jednym z najtańszych sposobów wytwarzania energii elektrycznej. Węgiel czy fotowoltaika mogą się schować.