Снимка: iStock

След като Брандън Сорбом завършва университета „Лойола Меримаунт“ в Лос Анджелис през 2010 г., той решава да вземе „няколко хиляди долара“, които е спестил, и кредитната си карта (той е имал 0% лихва за една година) и да отлети за Бостън, съобщава CNBC.

Сорбом иска да получи докторска степен по ядрен синтез, но са му отказани всичките пет програми, за които кандидатства, включително в Масачузетския технологичен институт. В Масачузетския технологичен институт Сорбому, който учи Електротехника и инженерна физика в първата си година, заяви, че няма достатъчно практически лабораторен опит.

Така че Сорбом отива там, за да се опита да получи работа в училищна лаборатория за термоядрена енергия. 

„Вероятно това беше наистина глупава стратегия, като поглеждам назад“, казва Сорбом. „Но бях на 22 години и си помислих: „О, разбира се, мога да се справя с тази работа.“

Сорбом наистина го е прави: Той получава работата, и 12 години по-късно получава докторска степен в Масачузетския технологичен институт. Съосновател и главен научен сътрудник в Commonwealth Fusion Systems, бързо развиваща се компания, отделена от Сорбом и неговите съоснователи. CFS се стреми да комерсиализира термоядрения синтез, безопасен и практически неограничен източник на „чиста енергия“, за борба с изменението на климата. Компанията се финансира от хора като Джеф Безос и Бил Гейтс чрез инвестиционния фонд за енергийни иновации Breakthrough Energy.

Защо синтез?

В основата на термоядрените системи на Британската общност е ядреният синтез. Това е процес, при който два атома се сблъскват един с друг и се сливат в един по-тежък атом, генерирайки енергия. Това е, което подхранва слънцето.

Синтезът има много недостатъци: Първо, той е чист. (По-голямата част от енергията, използвана в световен мащаб, се произвежда от изгарянето на въглеродни материали, които отделят газове в атмосферата, като затоплят планетата.)

Това също е практически неограничен ресурс. Други чисти видове енергия са фундаментално ограничени – например вятърната енергия зависи от духащия вятър, а слънчевата енергия зависи от блясъка на слънцето.

Освен това ядреният синтез обикновено е безопасен, така че реакторите могат да бъдат разположени близо до населени места или градове, което помага с инфраструктурата. (Това не е като ядрено делене или разделяне на атома за енергия, което е същият процес, използван в атомната бомба. При разделянето се генерират опасни радиоактивни отпадъци и някои силни аварии са довели до масови разрушения, но в момента атомните електроцентрали произвеждат около 20% от използваната в САЩ електроенергия.)

Тогава има потенциал за сливане. Тъй като изотопът на водорода е основното гориво на термоядрен синтез, подходяща технология може един ден да направи чаша вода, която може да стимулира достатъчно реакции на синтез, за да генерира количество енергия, консумирана от един човек през целия си живот, според CFS.

„Ядреният синтез може да осигури производството на електроенергия и топлинна енергия – това означава, че той може да отговори на всички видове енергийни нужди, в това число за: захранване на къщи, презареждане на батерии, за създаване на чисто гориво, управление на химически процеси или други промишлени цели“, казва Андрю Холанд, изпълнителен директор на Асоциацията на термоядерната индустрия.

Тя ще се „впише директно в съществуващите мрежи и няма да изисква значителни подобрения“, казва Холанд. В идеалния случай, след мащабиране, термоядрената енергия в крайна сметка ще бъде сравнима по стойност с текущата цена на електроенергията.

От друга страна, при термоядрения синтез има един голям проблем: при сегашната технология ядреният синтез отнема цялата енергия, която той създава, за да поддържа реакцията, не оставяйки „чиста енергия“ за захранване на други неща.

Колаборация от 35 държави в Южна Франция работи, за да промени тази ситуация, като построи най-голямата термоядрена машина на планетата, наречена Iter (от латински „пътят“). Това е „най-скъпият научен експеримент, който човечеството някога е опитвало, от порядъка на 20 милиарда долара“, според Егемен Колемен, асистент по механично и космическо инженерство в Принстънския университет.

Но за Sorbom и останалата част от екипа на Fusion Systems на Commonwealth Iter е твърде скъп и отнема твърде много време, за да повлияе значително на задаващата се криза от глобалното затопляне.

CFS Решение

Термоядреният синтез един ден ще осигури енергия с нулеви емисии в голям мащаб, казва Холанд. Но няма да е лесно да стигнем до там.

Създаването и улавянето на енергията на слънцето е деликатна работа. Специална форма на водород трябва да се нагрява до четвъртото състояние на материята – плазмата.

„Ако нагреете твърдото вещество, то ще се превърне в течност. Ако загреете тази течност, тя ще се превърне в газ. Ако загреете този газ, той ще се превърне в плазма“, казва той, „и ще получите заряд от частиците“.

Плазмата е изключително крехко състояние на материята. Ако се  прекъсне, термоядрената реакция ще спре. Ето защо учените са разработили машина, известна под руското съкращение „токамак“, която използва магнитни полета за безопасно задържане на плазмен багел в контейнер. 

Изследванията на Сорбом и колегите му се съсредоточават върху подобряването на токамак, по-специално „правейки все по-добри и по-добри магнити“, казва Сорбом.

По-добрите и по-силни магнити означават по-добра изолация за плазмата и колкото по-ефективно плазмата може да се нагрява, толкова повече енергия може да се произведе, като в крайна сметка се произвежда чиста енергия. В машините, на които CFS работи, температурата ще бъде около 100 милиона градуса по Целзий.

Въпреки че основателите на CFS първоначално се финансират от Масачузетския технологичен институт и Министерството на енергетиката на САЩ, Сорбом и колегите му в крайна сметка се обърнаха към капитализма, чрез провеждане на системата за синтез на Британската общност през юни 2018 г.

Досега Commonwealth Fusion Systems е набрала повече от 215 милиона долара, а последният ѝ кръг на финансиране е обявен през май. Breakthrough Energy Ventures, фонд с инвестиции от Гейтс, Безос, Рей Дали, Ричард Брансън, Джак Ма, Майкъл Блумбърг и други, допринесе за Commonwealth Fusion Systems, както и The Engine, компания за рисков капитал, свързана с MIT. CFS казва, че сегашното финансиране ще стигне на компанията да премине 2021 г., но ще търси допълнително финансиране.

CFS ще печели пари чрез проектиране и изграждане на ядрени термоядрени електроцентрали за клиенти, които могат да започнат да генерират приходи през това десетилетие, според директора по комуникациите на CFS Кристен Кълън.

CFS казва, че когато термоядреният синтез в крайна сметка замени други енергийни източници, той ще бъде конкурентен на един от най-големите пазари в световната икономика.

CFS работи и върху други търговски приложения на своята магнитна технология, като например MRI машини или вятърни турбини.

Засега следващият етап е дебютът на магнитната технология това лято, последван от разработването на SPARC машина до 2025 г., която ще покаже, че технологията CFS може да генерира чиста енергия.

Оттам CFS ще премине към разработването на ARC, първата си термоядрена електроцентрала, свързана с електрическата мрежа. CFS казва, че очаква да произвежда термоядрена енергия в мрежата „в началото на 30-те години“.

Има много неща, които Сорбом и екипът на CFS трябва да направят, преди синтезът да бъде пуснат на пазара в голям мащаб. Но наблюдателите на индустрията са оптимисти. Холандската асоциация на термоядрената индустрия се надява иновациите през следващото десетилетие да направят възможна комерсиализацията до 2030-те години, срокове, които са „достатъчно скоро, за да имат значение за климатичната криза“, казва той.

И докато прогнозите за комерсиализация на термоядрения синтез, подкрепени от правителството, са малко по-дългосрочни, професорът по физика в Калифорнийския университет в Лос Анджелис Трой Картър смята, че са възможни по-кратки срокове.

„С частния и публичния сектор, работещи заедно, мисля, че можем да направим това, но трябва да започнем сега и се нуждаем от повече инвестиции“, казва Картър. Той ръководи комисията, която публикува доклад до Министерството на енергетиката, очертаващ стратегически план за изграждане на експериментална термоядрена инсталация до 40-те години на новия век.

Сорбом също се насърчава от фокуса на администрацията на Байдън върху изменението на климата, но той също е реалист. „Изменението на климата е наистина голям проблем“, казва Сорбом. „Хората мислят, че пандемията е лошо нещо, но ако погледнете прогнозите за това как може да изглежда (изменението на климата) до 2050 г. ... това е доста страшно.“

Всъщност „термоядрената енергия е решение на проблема с глобалното затопляне“, казва Холанд. „Предизвикателството е да го въведете достатъчно бързо в мрежата.“

Още по темата:

Проучване: Зелени компании, които правят милиардери

Технологията за улавяне на въглерод съществува от десетилетия – ето защо още не се прилага