Tokamak Energy 首席执行官认为核聚变前景广阔

关于核聚变进展的所有最新消息，包括能源部宣布劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家已经实现了具有净能量增益的聚变反应，最近出现了采访托卡马克能源公司首席执行官克里斯凯尔索尔的机会，似乎是偶然的。

在周五的一封电子邮件中，Kelsall 称美国能源部的公告是“令人印象深刻的结果。 我们正在与时间赛跑，以逐步淘汰化石燃料，并使核聚变成为满足世界能源需求的全球可用解决方案。 随着越来越多的私人和公共投资流入聚变技术，这种性质的进步对该行业来说是巨大的。”

在美国能源部宣布之前进行的采访中，凯尔索尔指出，像利弗莫尔上周报告的那样，边际净能量增益（3.15 兆焦耳的输入产生 2.05 兆焦耳的能量输出）只是数量级的一小部分最终必须实现的净能量增益，才能使聚变技术真正具有可扩展性。

“这不仅仅是为了证明净能量增益，”他告诉我。 “科学家称它为大于一的 Q。 这不是商业聚变能的充分条件。 事实上，我们至少需要使 Q 大于 25。 “我们的目标是 Q 为 XNUMX，以实现最佳商业融合，为家庭和工业提供恒定的能源。”

Kelsall 表示，该公司正朝着在 2030 年代初期展示清洁、电网就绪的电力迈进。 “在全球部署的紧凑型发电厂中，球形托卡马克在获得具有成本效益的聚变能源的道路上具有显着的效率优势。 我们的技术使用强磁场将等离子体（聚变燃料）限制在球形托卡马克装置中，从而提供连续的功率输出。 我们现在专注于为我们的 ST80-HTS 先进原型聚变装置和我们的试验工厂 ST-E1 开发关键技术，因为我们致力于为所有人提供清洁、安全、低成本的聚变。”

Tokamak Energy 成立于 2009 年，总部位于牛津南部和伦敦西部的米尔顿公园。 “这些实验室隶属于牛津大学，在聚变技术研究方面有着悠久的历史，可以追溯到几十年前。 所以，我们大约13岁。 直到几年前，我们只有几十个人。 现在我们有 230 多人，我们有 20 多个国籍的员工，所有不同类型的物理学家，所有不同类型的工程师。”

Tokamak Energy 的业务围绕两项关键技术展开：公司创造的独特球形托卡马克容器系统； 以及作为其功能不可或缺的一部分的高温超导 (HTS) 磁体。 “托卡马克”一词源自俄语“带磁线圈的环形室”的首字母缩写词。 用最简单的术语来说，它是一种设计用于产生和遏制核反应的装置，模拟发生在太阳和所有其他恒星内部的等离子体聚变。

超导磁体旨在模拟太阳巨大的引力场并限制等离子体。 等离子体是通过过热气态氢燃料直到它形成带电等离子体而产生的，这是物质的第四种状态，它既不是固体、液体也不是气体。 由此产生的核聚变反应只会产生很小的放射性特征，不会产生长期、高放废物或当前核裂变技术常见的相关处置问题。

1960 年代首先开始研究基本托卡马克技术，使用类似于环形甜甜圈的密封模块。 Tokamak Energy 使用了一种改进的球形版本，类似于带核的苹果。 该公司当前的目标是能够开始部署一系列小型发电厂，到 500 年代中期，每个发电厂都能够向电网输送 2030 兆瓦的电力。

Kelsall 说，“不超过一个或两个足球场大小”的小占地面积，加上最小的放射性、废物和处置问题，将使工厂能够选址在人口和工业中心或其附近，从而大大降低成本和时间与建设大型电力传输基础设施的需要相关的滞后。

毫不奇怪，Kelsall 将电力市场视为迄今为止最大的聚变能市场机会和需求。 “我们知道，为了实现我们的气候目标，世界将不得不大规模电气化，”他说。 “我们未来的电网也将不得不大幅增长。 因此，我们看到电力市场约占聚变总可寻址市场机会的 60%。”

钢铁、化工、水泥等难以减排的工业部门的脱碳是聚变的第二大潜在回报。 “它经常被忽视，但它至关重要，”Kelsall 说。 “我们将其视为我们目标全球市场的 30%，以及热电联产机会。”

但是可再生能源、风能和太阳能呢？ “我们的观点是，可再生能源仍然非常重要，但我们面临的挑战是，单靠它们无法让我们实现全球所需的目标，”Kelsall 回答道。 “这不仅仅是气候问题。 这也与能源安全有关。

“乌克兰的持续局势提醒我们，这不仅仅是降低系统成本，聚变作为可再生能源的补充。 这也是为了在全球能源供应中提供弹性、敏捷性和多样化，这样即使一个能源来源被切断，我们也不会完全陷入危机。 在当今世界，我们被提醒能源安全就是国家安全，我认为许多政府已经以艰难的方式被提醒这一点。 欧洲已经非常暴露了。 因此，这是通过为可再生能源提供重要补充的核聚变来解决气候目标的问题。 这是关于能源安全的。 这是关于降低成本。 所以这就是三难选择——它还必须是负担得起的。”

Kelsall 表示，在担任 Tokamak Energy 首席执行官的两年里，他看到投资者对核聚变领域的兴趣急剧上升。 “在过去的 12 个月里，投资者对核聚变领域的胃口和兴趣发生了非常显着的、我认为明显的变化，”他说。 “近年来，该行业有超过 5 亿美元的股权投资来自顶级机构、主权财富和战略名称，以及超高净值影响者和能源现任者——通常是通过他们的风险投资部门。”

他还发现欧洲政府以及最近美国政府优先为聚变相关研究和开发提供资金的举措非常令人鼓舞。 “我们非常尊重和钦佩美国正在建立的生态系统。 我们与伊利诺伊大学和普林斯顿等离子体物理实验室、橡树岭等大学建立了良好的合作伙伴关系，我们希望继续这一旅程，”Kelsall 说。

“美国政府已经认识到聚变具有地缘战略重要性，并启动了一项基于公共/私人里程碑的资助计划，该计划类似于先前的计划，该计划最终使 SpaceX 成为 NASA 的首选轨道交付平台供应商。 另一个重要的积极因素显然是《降低通货膨胀法案》，其中包括拨给能源部用于推进聚变研究和开发的 280 亿美元资金。”

总而言之，对于当今从事聚变能研发的人来说，这是一个越来越有前途的投资环境。 Tokamak Energy 和其他有抱负的聚变公司面临的挑战是证明他们各自的技术和工艺可以实现巨大的净能源收益，从而以经济的方式进行扩展。

正如 Kelsall 所说，这是一场与时间的赛跑，时间一天比一天紧迫。