يرى الرئيس التنفيذي لشركة توكاماك للطاقة أن هناك أيامًا واعدة أمام الاندماج النووي

مع كل الأخبار الأخيرة المتعلقة بالتقدم في الاندماج النووي ، بما في ذلك إعلان وزارة الطاقة أن العلماء في مختبر لورانس ليفرمور الوطني قد حققوا تفاعلًا اندماجيًا مع زيادة صافي الطاقة ، وهي فرصة نشأت مؤخرًا لمقابلة كريس كيلسال ، الرئيس التنفيذي لشركة Tokamak Energy ، بدا مصادفة.

في رسالة بالبريد الإلكتروني يوم الجمعة ، وصف كيلس إعلان وزارة الطاقة بأنه "نتيجة رائعة. نحن في سباق مع الزمن للتخلص التدريجي من الوقود الأحفوري وجعل الاندماج حلاً متاحًا عالميًا لاحتياجات الطاقة في العالم. يعد التقدم من هذا النوع أمرًا رائعًا للصناعة حيث يتدفق المزيد من الاستثمارات الخاصة والعامة إلى تقنية الاندماج ".

خلال مقابلتنا ، التي أجريت قبل إعلان وزارة الطاقة ، أشار كيلسال إلى أن صافي مكاسب الطاقة الصافية مثل تلك التي أبلغت عنها ليفرمور الأسبوع الماضي (3.15 ميغا جول من إنتاج الطاقة من مدخلات تبلغ 2.05 ميغا جول) هي ، مع ذلك ، جزء صغير من الحجم. من صافي مكاسب الطاقة التي يجب تحقيقها في النهاية لجعل تقنية الاندماج قابلة للتطوير حقًا.

قال لي "هذا لا يتعلق فقط بإثبات مكاسب الطاقة الصافية". "العلماء يسمونها Q أكبر من واحد. هذا ليس شرطًا كافيًا لطاقة الاندماج التجارية. في الواقع ، نحتاج إلى الوصول إلى Q أكبر من عشرة على الأقل. "نحن نهدف إلى الحصول على Q من 25 للاندماج التجاري الأمثل لتوفير مصدر طاقة ثابت للمنازل والصناعة."

يقول Kelsall إن الشركة في طريقها لإظهار طاقة نظيفة وجاهزة للشبكة بحلول أوائل 2030. "توكاماك الكروي له مزايا كفاءة كبيرة على الطريق إلى طاقة اندماج فعالة من حيث التكلفة في محطات الطاقة المدمجة ، ليتم نشرها على مستوى العالم. تستخدم تقنيتنا مجالات مغناطيسية قوية لاحتواء البلازما - وقود الاندماج - في توكاماك كروي الذي سيوفر خرج طاقة مستمرًا. نحن نركز الآن على تطوير المعرفة الهامة لجهاز اندماج النموذج الأولي المتقدم ST80-HTS ومصنعنا التجريبي ، ST-E1 ، حيث نعمل على تقديم اندماج نظيف وآمن ومنخفض التكلفة للجميع. "

مقرها في ميلتون بارك ، التي تقع جنوب أكسفورد وغرب لندن ، تأسست شركة توكاماك إنيرجي في عام 2009. "كانت منبثقة عن مختبرات كولهام البحثية الواقعة شمال موقع مكتبنا ،" يقول كيلسال. "المختبرات تابعة لجامعة أكسفورد ولديها تاريخ طويل في التحقيق في تكنولوجيا الاندماج ، يعود إلى عدة عقود. لذا فنحن في سن 13 عامًا تقريبًا. حتى قبل بضع سنوات ، كان لدينا بضع عشرات من الأشخاص فقط. نحن الآن أكثر من 230 شخصًا ، ولدينا أكثر من 20 جنسية من الموظفين ، وجميع أنواع الفيزيائيين المختلفة ، وجميع أنواع المهندسين المختلفة ".

تتمحور مراكز أعمال Tokamak Energy حول تقنيتين رئيسيتين: نظام احتواء Tokamak الكروي الفريد الذي أنشأته الشركة ؛ والمغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة (HTS) التي تعد جزءًا لا يتجزأ من وظيفتها. كلمة "توكاماك" مشتقة من اختصار روسي لـ "غرفة حلقية ذات ملفات مغناطيسية". إنه بأبسط مصطلحاته جهاز مصمم لإنشاء واحتواء تفاعل نووي يحاكي اندماج البلازما الذي يحدث داخل الشمس وجميع النجوم الأخرى.

تم تصميم المغناطيسات فائقة التوصيل لمحاكاة مجال الجاذبية الهائل للشمس وحصر البلازما. تتكون البلازما من التسخين المفرط لوقود الهيدروجين الغازي حتى تشكل بلازما مشحونة كهربائيًا ، وهي الحالة الرابعة للمادة ، وهي ليست صلبة أو سائلة أو غازية. ينتج عن تفاعل الاندماج النووي الذي ينتج عنه فقط توقيع إشعاعي صغير لا يمثل نفايات طويلة الأجل عالية المستوى أو قضايا التخلص ذات الصلة المشتركة مع تقنية الانشطار النووي الحالية.

بدأ البحث لأول مرة على تقنية توكاماك الأساسية في الستينيات باستخدام وحدات احتواء تشبه الكعك الحلقي. تستخدم Tokamak Energy نسخة معدلة كروية الشكل ، تشبه التفاحة المحفورة. يتمثل هدف الشركة الحالي في أن تكون قادرة على البدء في نشر أسطول من محطات الطاقة الصغيرة الحجم ، ولكل منها القدرة على توصيل 1960 ميجاوات إلى الشبكة بحلول منتصف عام 500.

يقول Kelsall إن البصمة الصغيرة لـ "ما لا يزيد عن ملعب واحد أو ملعبي كرة قدم في الحجم" ، جنبًا إلى جنب مع الحد الأدنى من النشاط الإشعاعي والمخاوف والتخلص منها ستمكن من تحديد مواقع المصانع في أو بالقرب من المراكز السكانية والصناعية ، وبالتالي تقليل التكاليف والوقت بشكل كبير تأخيرات تتعلق بالحاجة إلى بناء بنية تحتية كبيرة لنقل الكهرباء.

ليس من المستغرب أن يرى كيلسول أن أسواق الطاقة هي إلى حد بعيد أكبر فرصة في السوق - والحاجة - لطاقة الاندماج. يقول: "نحن نعلم أنه من أجل تلبية أهدافنا المناخية ، سيتعين على العالم توفير الكهرباء بشكل كبير". كما يجب أن تنمو شبكاتنا المستقبلية بشكل كبير. لذلك نرى أن أسواق الطاقة تمثل ما يقرب من 60٪ من إجمالي فرص الاندماج في السوق التي يمكن معالجتها ".

إن إزالة الكربون من القطاعات الصناعية التي يصعب تخفيفها مثل الصلب والكيماويات والأسمنت وغيرها هي ثاني أكبر جائزة محتملة للاندماج. يقول كيلسال: "غالبًا ما يتم التغاضي عنها ، لكنها مهمة". "نرى ذلك بنسبة 30٪ من السوق العالمية المستهدفة ، جنبًا إلى جنب مع فرص الحرارة والطاقة المشتركة."

ولكن ماذا عن مصادر الطاقة المتجددة وطاقة الرياح والطاقة الشمسية؟ يجيب Kelsall: "وجهة نظرنا هي أن مصادر الطاقة المتجددة لا تزال مهمة حقًا ، ولكن التحدي الذي نواجهه هو أنها وحدها لن توصلنا إلى الأهداف التي نحتاجها عالميًا". "هذا لا يتعلق فقط بالمناخ. هذا أيضا عن أمن الطاقة.

"لقد ذكرنا الوضع الحالي في أوكرانيا بأن الأمر لا يتعلق فقط بخفض تكاليف النظام ، حيث يعمل الاندماج كمكمل للطاقة المتجددة. يتعلق هذا أيضًا بتوفير المرونة وخفة الحركة والتنويع في إمدادات الطاقة العالمية ، بحيث إذا انخفض أحد مصادر الطاقة ، فلن نكون في أزمة تمامًا. إنه عالم اليوم نتذكر فيه أن أمن الطاقة هو الأمن القومي ، وأعتقد أنه تم تذكير عدد من الحكومات بهذا بالطريقة الصعبة. كانت أوروبا مكشوفة للغاية. لذا ، فإن الأمر يتعلق بمعالجة الأهداف المناخية من خلال الاندماج الذي يوفر مكملاً حاسمًا لمصادر الطاقة المتجددة. يتعلق الأمر بأمن الطاقة. يتعلق الأمر بتكاليف أقل. إذن هذه هي المعضلة الثلاثية - يجب أن تكون أيضًا ميسورة التكلفة ".

في غضون عامين منذ توليه منصب الرئيس التنفيذي في شركة Tokamak Energy ، يقول Kelsall إنه شهد زيادة كبيرة في اهتمام المستثمرين بقطاع الاندماج النووي. يقول: "كان هناك انعكاس مهم للغاية ، كما أعتقد ، في شهية المستثمرين واهتمامهم بحيز الاندماج خلال الأشهر الـ 12 الماضية". "شهد القطاع في السنوات الأخيرة أكثر من 5 مليارات دولار من استثمارات الأسهم التي تأتي من كبار المؤسسات ، والثروة السيادية ، والأسماء الإستراتيجية ، بالإضافة إلى المؤثرين أصحاب الثروات الضخمة وشركات الطاقة - في كثير من الأحيان من خلال وحدات المشاريع الخاصة بهم."

كما وجد أن المبادرات التي اتخذتها الحكومات في أوروبا ، ومؤخراً ، في الولايات المتحدة لإعطاء الأولوية لتمويل البحث والتطوير المتعلقين بالاندماج مشجعة للغاية. "نحن نحترم ونعجب حقًا بالنظام البيئي الذي يتشكل في الولايات المتحدة. لقد أقمنا بعض الشراكات الرائعة مع جامعة إلينوي ومختبر برينستون لفيزياء البلازما وأوك ريدج وآخرين ، ونريد أن نواصل هذه الرحلة.

"لقد أدركت حكومة الولايات المتحدة أن الاندماج له أهمية جيواستراتيجية ، وأطلقت برنامج تمويل عام / خاص قائم على معالم بارزة والذي يعد نظيرًا لبرنامج سابق أدى في النهاية إلى سبيس إكس كمورد مفضل لدى ناسا لمنصات التوصيل المدارية. ومن الواضح أن العامل الإيجابي الكبير الآخر هو قانون خفض التضخم ، الذي تضمن 280 مليون دولار من التمويل المخصص لوزارة الطاقة لتعزيز أبحاث الاندماج وتطويره ".

بشكل عام ، إنها بيئة استثمارية واعدة بشكل متزايد لأولئك الذين يشاركون في أبحاث وتطوير طاقة الاندماج اليوم. يتمثل التحدي الذي تواجهه شركة Tokamak Energy وغيرها من شركات الاندماج الطموحة في إثبات أن التقنيات والعمليات الخاصة بكل منها يمكن أن تحقق مقادير في صافي مكاسب الطاقة التي ستجعلها قابلة للتطوير بطريقة اقتصادية.

كما يقول Kelsall ، إنه سباق مع الزمن ، وهو سباق ينمو بإلحاح مع مرور كل يوم.