Контракт вже підписаний, причому джерелом електрики повинен стати реактор принципово нового типу – не токамак і не «лазерний термояд».
Американський стартап Helion Energy підписав з Microsoft зобов’язання про постачання електроенергії від установки на 50 мегаватів починаючи з 2028 року. Якщо поставки не розпочнуться вчасно, Helion Energy отримає серйозні штрафні санкції. Це вельми незвичайний крок, оскільки, згідно з контрактом, джерелом енергії повинна стати перша в світі комерційна термоядерна електростанція — та ще й заснована на схемі, яка раніше ще жодного разу не реалізована.
Традиційними типами термоядерних реакторів є токамаки та «лазерні реактори». У перших плазма утримується надпотужними магнітами в Торі. Високі температура і щільність надають можливість ядрам атомів зливатися, даючи теплову енергію. Однак енерговитрати на утримання і нагрівання плазми на сьогодні дуже великі — кратно більше енергії, одержуваної від термоядерної реакції. Лазерний синтез стискає і нагріває плазму лазерними імпульсами, але і у нього витрати енергії більше, ніж одержувана енергія. В обох типах систем є проблеми: найлегші реакції породжують багато швидких нейтронів, які порівняно швидко роблять крихкими матеріали реактора.
Helion Energy замість цього використовує інший підхід, відкритий ще в 1950-х, – різноспрямовані магнітні поля. У ньому в циліндричному згустку плазми збуджується магнітне поле, чий напрямок не збігається з напрямком зовнішнього магнітного поля, що утримує плазму в цілому. За розрахунками стартапу, два згустки плазми з такими параметрами в її установці будуть розганятися до 300 кілометрів на секунду, а потім стикатися, забезпечуючи високу температуру і тиску, достатні для термоядерної реакції.
Щоб вирішити проблему нейтронів, реактор буде використовувати суміш дейтерію і гелію-3, при злитті ядер яких утворюється знову-таки гелій, але вже з іншим ізотопним числом. Гелій-3 установка буде отримувати сама, оскільки частина реакцій злиття двох ядер дейтерію між собою веде до отримання гелію-3.
Концепція Helion Energy не нова, проте в компанії вважають, що вони перші, хто вирішив принципові питання контролю магнітного поля для подібних установок. У XX столітті спроба отримати досить великі установки такого типу провалювалися якраз через складнощі контролю над магнітними полями.
Важко не погодитися з цією оцінкою. Helion Energy поки не провела навіть експериментальних пусків свого реактора. Це означає, що стартап, який існує з 2013 року, знаходиться в «паперовій» частині циклу розробки. І його впевненість в тому, що він зможе виробляти таким чином електрику за розумними цінами всього через п’ять років, виглядає надзвичайною.
На практиці питання про термоядерної реакції досить сумнівний незалежно від обраних типів реакторів. Вихід енергії на одиницю маси палива у термоядерних реакторів не дуже сильно відрізняється від реакторів атомних. При цьому першим потрібні дуже потужні магніти — навіть в порівняно скромній установці Helion Energy мова йде про магніти на 12 тесл. Додатково знадобляться багато інших непростих систем, непотрібні в атомних реакторах, що робить термоядерні реактори будь-яких типів свідомо більш матеріаломісткими, ніж реактори атомні.
Єдина теоретична перевага термояду над ядерною енергетикою сучасного типу — дещо дешевше паливо. Однак в ціні атомного кіловат-години ядерне паливо і сьогодні займає всього 5%. Отже, навіть падіння ціни паливної компоненти до нуля слабо вплине на доступність термоядерної енергії для комерційного застосування. Більше 60 відсотків вартості атомного кіловат-години — це відбиття капіталовкладень, прямо пов’язана з матеріаломісткістю електростанції. Оскільки для термояду вона вища, ніж для звичайних АЕС, економічні перспективи термоядерних реакторів у земних умовах виглядають досить туманно.
Helion Energy, як помітно на відео вище, намагається вирішити це питання, зробивши конструкцію термоядерного реактора гранично простою. Але наскільки це вийде реалізувати на практиці поки абсолютно неясно.