Tokamak Energy CEO ziet veelbelovende dagen in het verschiet voor kernfusie

Met al het recente nieuws over vorderingen op het gebied van kernfusie, waaronder de aankondiging van het ministerie van Energie dat wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory een fusiereactie hadden bereikt met een netto energiewinst, een gelegenheid die zich onlangs voordeed om Chris Kelsall, CEO van Tokamak Energy, te interviewen , leek toevallig.

In een e-mail op vrijdag noemde Kelsall de DOE-aankondiging "een indrukwekkend resultaat. We zijn in een race tegen de klok om fossiele brandstoffen geleidelijk af te schaffen en fusie een wereldwijd beschikbare oplossing te maken voor de energiebehoefte van de wereld. Dergelijke vooruitgang is geweldig voor de industrie, aangezien er meer particuliere en publieke investeringen in fusietechnologie vloeien.”

Tijdens ons interview, uitgevoerd vóór de DOE-aankondiging, wees Kelsall erop dat een marginale netto energiewinst zoals die gerapporteerd door Livermore vorige week (3.15 megajoule energie-output van een geleverde input van 2.05 megajoule) echter een fractie is van de omvang van de netto energiewinst die uiteindelijk moet worden bereikt om een ​​fusietechnologie echt schaalbaar te maken.

"Dit gaat niet alleen om het bewijzen van netto energiewinst", vertelde hij me. “De wetenschappers noemen het Q groter dan één. Dat is geen voldoende voorwaarde voor commerciële fusie-energie. In feite moeten we minstens Q groter dan tien bereiken. "We streven naar een Q van 25 voor optimale commerciële fusie om een ​​constante energiebron te bieden voor woningen en industrie."

Kelsall zegt dat het bedrijf op weg is om tegen het begin van de jaren 2030 schone energie te demonstreren die klaar is voor het elektriciteitsnet. “De sferische tokamak heeft aanzienlijke efficiëntievoordelen op weg naar kosteneffectieve fusie-energie in compacte energiecentrales, die wereldwijd kunnen worden ingezet. Onze technologie maakt gebruik van sterke magnetische velden om het plasma – de fusiebrandstof – in een bolvormige tokamak te houden die continu vermogen levert. We zijn nu gefocust op het ontwikkelen van de kritische knowhow voor ons ST80-HTS geavanceerde prototype fusie-apparaat en onze proeffabriek, ST-E1, terwijl we werken aan het leveren van schone, veilige en goedkope fusie voor iedereen.”

Tokamak Energy, gevestigd in Milton Park, net ten zuiden van Oxford en ten westen van Londen, werd in 2009 opgericht. "Het was een spin-out van de onderzoekslaboratoria van Culham, net ten noorden van onze kantoorlocatie", zegt Kelsall. “De laboratoria zijn verbonden aan de universiteit van Oxford en hebben een vrij lange geschiedenis in het onderzoeken van fusietechnologie, die tientallen jaren teruggaat. We zijn dus ongeveer 13 jaar oud. Tot een paar jaar geleden hadden we maar een paar dozijn mensen. Nu zijn we met meer dan 230 mensen en hebben we personeel van meer dan 20 nationaliteiten, allemaal verschillende soorten natuurkundigen, allemaal verschillende soorten ingenieurs.”

De bedrijfsactiviteiten van Tokamak Energy draaien rond twee sleuteltechnologieën: het unieke bolvormige Tokamak-insluitsysteem dat het bedrijf heeft ontwikkeld; en de hoge temperatuur supergeleidende (HTS) magneten die een integraal onderdeel zijn van zijn functie. Het woord "tokamak" is afgeleid van een Russisch acroniem voor "toroidale kamer met magnetische spoelen". Het is in zijn eenvoudigste bewoordingen een apparaat dat is ontworpen voor het creëren en beheersen van een nucleaire reactie die de plasmafusie simuleert die plaatsvindt in de zon en alle andere sterren.

De supergeleidende magneten zijn ontworpen om het enorme zwaartekrachtveld van de zon te simuleren en het plasma op te sluiten. Het plasma wordt gecreëerd door een gasvormige waterstofbrandstof te oververhitten totdat het een elektrisch geladen plasma vormt, de vierde toestand van de materie, dat noch een vaste stof, noch een vloeistof, noch een gas is. De resulterende kernfusiereactie creëert slechts een kleine radioactieve signatuur die geen langdurige problemen met hoogactief afval of aanverwante verwijderingsproblemen oplevert die gebruikelijk zijn bij de huidige technologie voor kernsplijting.

Het onderzoek naar de basistechnologie van tokamak begon in de jaren zestig met behulp van insluitingsmodules die op ringdonuts leken. Tokamak Energy gebruikt een aangepaste versie die bolvormig is, vergelijkbaar met een appel zonder klokhuis. Het huidige doel van het bedrijf is om tegen het midden van de jaren 1960 te kunnen beginnen met de installatie van een vloot van energiecentrales met een kleine voetafdruk, elk met het vermogen om 500 megawatt aan het net te leveren.

Kelsall zegt dat de kleine voetafdruk van "niet meer dan een of twee voetbalvelden groot", in combinatie met minimale radioactiviteit, afval en verwijderingsproblemen, het mogelijk zal maken om de fabrieken in of nabij bevolkings- en industriële centra te plaatsen, waardoor kosten en tijd drastisch worden verminderd. vertragingen in verband met de noodzaak om grote elektrische transmissie-infrastructuur te bouwen.

Het is niet verrassend dat Kelsall de energiemarkten ziet als verreweg de grootste marktkans – en behoefte – voor fusie-energie. "We weten dat de wereld massaal moet elektrificeren om onze klimaatdoelstellingen te halen", zegt hij. “Ook onze toekomstige netten zullen fors moeten groeien. We zien dus dat de energiemarkten ongeveer 60% vertegenwoordigen van de totale adresseerbare marktkans voor fusie.”

Het koolstofarm maken van moeilijk te bestrijden industriële sectoren zoals staal, chemie, cement en andere is de op een na grootste potentiële prijs van fusie. "Het wordt vaak over het hoofd gezien, maar het is cruciaal", zegt Kelsall. "We zien dat als 30% van onze wereldwijde doelmarkt, naast mogelijkheden voor warmtekrachtkoppeling."

Maar hoe zit het met duurzame energie, wind en zon? "Onze mening is dat hernieuwbare energiebronnen nog steeds erg belangrijk zijn, maar de uitdaging die we hebben is dat ze ons alleen niet zullen helpen de doelen te bereiken die we wereldwijd nodig hebben", antwoordt Kelsall. “Dit gaat niet alleen over het klimaat. Dit gaat ook over energiezekerheid.

“De aanhoudende situatie in Oekraïne heeft ons eraan herinnerd dat het niet alleen gaat om het verlagen van de systeemkosten, waarbij fusie fungeert als aanvulling op hernieuwbare energiebronnen. Dit gaat ook over het bieden van veerkracht, flexibiliteit en diversificatie in de wereldwijde energievoorziening, zodat als een energiebron uitvalt, we niet volledig in een crisis verkeren. Het is een wereld van vandaag waarin we eraan worden herinnerd dat energiezekerheid nationale veiligheid is, en ik denk dat een aantal regeringen daar op de harde manier aan is herinnerd. Europa is erg blootgesteld geweest. Het gaat er dus om klimaatdoelstellingen aan te pakken waarbij fusie een cruciale aanvulling vormt op hernieuwbare energiebronnen. Het gaat om energiezekerheid. Het gaat om lagere kosten. Dus dat is het trilemma: het moet ook betaalbaar zijn.”

In de twee jaar sinds hij de rol van CEO bij Tokamak Energy op zich nam, zegt Kelsall dat hij een dramatische toename heeft gezien in de interesse van investeerders in de kernfusiesector. "Er is de afgelopen 12 maanden een zeer significante, ik denk voelbare buiging geweest in de belangstelling van investeerders en de interesse in de fusieruimte", zegt hij. "De sector heeft de afgelopen jaren meer dan $ 5 miljard aan aandeleninvesteringen ontvangen van vooraanstaande institutionele, soevereine en strategische namen, evenals zeer vermogende influencers en gevestigde energiebedrijven - vaak via hun venture-eenheden."

Hij vindt ook de initiatieven van regeringen in Europa, en meer recentelijk in de Verenigde Staten, om prioriteit te geven aan financiering voor fusiegerelateerd onderzoek en ontwikkeling zeer bemoedigend. “We hebben echt respect en bewondering voor het ecosysteem dat zich aan het opbouwen is in de VS. We hebben een aantal geweldige samenwerkingsverbanden gehad met de Universiteit van Illinois en Princeton Plasma Physics Laboratory, Oak Ridge en anderen, en we willen die reis voortzetten', zegt Kelsall.

“De Amerikaanse regering heeft erkend dat fusie van geostrategisch belang is en heeft een publiek/privaat op mijlpalen gebaseerd financieringsprogramma gelanceerd dat analoog is aan een eerder programma dat uiteindelijk SpaceX opleverde als NASA's voorkeursleverancier van orbitale leveringsplatforms. En het andere grote positieve punt is natuurlijk de Inflation Reduction Act, die $ 280 miljoen aan financiering omvatte die was toegewezen aan het ministerie van Energie om onderzoek en ontwikkeling op het gebied van fusie te bevorderen.

Al met al is het een steeds veelbelovender investeringsklimaat voor degenen die zich tegenwoordig bezighouden met onderzoek en ontwikkeling op het gebied van fusie-energie. De uitdaging voor Tokamak Energy en andere aspirant-fusiebedrijven is om aan te tonen dat hun respectieve technologieën en processen de omvang van de netto energiewinsten kunnen bereiken die ze op een economische manier schaalbaar maken.

Zoals Kelsall zegt, is het een race tegen de klok, een race die met de dag belangrijker wordt.