Термоядрената енергетика може да се приближи до един от основните прагове, който досега нито една експериментална инсталация не е успяла да преодолее. Американската компания Pacific Fusion започна строителството на комплекс в Албукерке, щата Ню Мексико, където компанията разчита до 2030 г. да получи от термоядрените реакции толкова енергия, колкото консумира цялата инсталация. След постигането на енергийна рентабилност разработчиците възнамеряват да преминат към изграждането на комерсиална електроцентрала в средата на 2030-те години.
Съвременните експерименти вече доказаха възможността да се получава от контролирана термоядрена реакция повече енергия, отколкото се изразходва непосредствено за стартирането на реакцията. По-конкретно, американската National Ignition Facility по-рано преодоля този праг. Лабораторният резултат обаче все още не отчита огромните енергийни разходи на лазерите, системите за охлаждане, захранването и другото оборудване. Затова цялата инсталация като цяло продължава да консумира значително повече енергия, отколкото произвежда.
Pacific Fusion си поставя по-амбициозна цел, наречена „net facility gain“ (нетен енергиен приход) на ниво цял комплекс. Демонстрационната инсталация трябва да произведе не по-малко енергия, отколкото е необходима за работата на оборудването. Впоследствие търговският реактор ще трябва да произвежда приблизително пет пъти повече енергия в сравнение с демонстрационната система, тъй като пълноценната електроцентрала ще трябва да захранва допълнително оборудване и да предава електроенергия в мрежата.
Принципът на работаВ основата на проекта лежи импулсният подход към термоядрения синтез. Pacific Fusion възнамерява да насочва изключително мощни и прецизно синхронизирани електрически импулси към мишена с гориво с размери приблизително колкото гумичка на края на молив. Импулсите ще създадат около мишената магнитно поле, което ще сгъсти горивото до условия, при които атомните ядра ще могат да се сливат и да отделят енергия.
Демонстрационният комплекс ще може да излъчва няколко импулса, или „изстрела“, на ден. За комерсиална електроцентрала честотата ще трябва да се увеличи до около един импулс в секунда. Тази разлика показва една от основните технологични пречки между успешния експеримент и реактора, способен да работи непрекъснато в енергийната система.
Електрическите импулси ще се генерират от 156 специални модула. Всеки модул ще разполага с 32 пръстеновидни степени, съставени от десет блока. Всеки блок ще включва два кондензатора за натрупване на енергия и един превключвател за бързо освобождаване на заряда. По-рано Pacific Fusion тества версия на импулсния модул, намалена до една трета от пълния размер. Прототипът достигна пикова мощност от 440 GW за импулс с продължителност 80 ns. Получените резултати позволиха на компанията да премине към изграждането на демонстрационен комплекс в пълен мащаб.
Националната сигурност на САЩ
Новият кампус ще се използва не само за разработване на енергиен реактор. Pacific Fusion планира също така да провежда експерименти с високоенергиен термоядрен синтез, свързани с задачи на националната сигурност на САЩ. Един импулс на демонстрационната система трябва да отделя около 100 MJ енергия, което е приблизително десет пъти повече от импулсите на National Ignition Facility. Според оценките на разработчиците, съоръжения от същия клас в момента не функционират никъде по света, въпреки че Китай изгражда подобна инфраструктура.
Pacific Fusion се появи едва през 2023 г., но вече се нарежда сред най-добре капитализираните компании в сектора на термоядрената енергетика. Стартъпът привлече над 1 млрд. долара в рамките на серия А финансиране, обвързано с постигането на определени етапи от проекта. Тази структура позволи предварително да се финансира дългосрочна програма за разработка, без да е необходимо на всеки няколко години да се провежда нов инвестиционен кръг.
В същото време конкуренцията продължава да се засилва. Commonwealth Fusion Systems, Helion Energy, Proxima Fusion, Inertia Enterprises и редица други добре финансирани стартъпи също разчитат да свържат първите търговски термоядрени електроцентрали към електропреносните мрежи до средата на 2030-те години или по-рано. За Pacific Fusion изграждането на комплекса в Ню Мексико ще бъде проверка на ключовото обещание на проекта: дали импулсната термоядрена инсталация ще успее да премине от рекордни пикове на мощност към система, която в енергийния баланс ще престане да бъде потребител и ще започне да работи като източник на енергия.