Test, który może zmienić wszystko
W obiektach Narodowego Instytutu Nauk o Syntezie Jądrowej przeprowadzono próby, podczas których wielkoskalowa cewka wysokotemperaturowa osiągnęła stabilny prąd nadprzewodzący 40 kA. Urządzenie pracowało w polu magnetycznym o wartości 7 tesli, utrzymując temperaturę minus 258 stopni Celsjusza. Każdy z tych parametrów ma kluczowe znaczenie dla powodzenia całego przedsięwzięcia.
Te specjalistyczne magnesy pełnią w reaktorze fuzyjnym niezwykle ważną funkcję – muszą utrzymywać plazmę rozgrzaną do setek milionów stopni w stanie zawieszenia, uniemożliwiając jej kontakt ze ściankami reaktora. Wyobraźmy sobie próbę zamknięcia miniaturowego słońca w metalowym pojemniku. Właśnie dlatego potrzebne są tak potężne pola magnetyczne.
Czytaj też: Fizyka fuzji jądrowej do zmiany! Naukowcy potwierdzili kluczowe zjawisko
Co wyróżnia ten test na tle wcześniejszych eksperymentów? Tym razem cewka musiała funkcjonować w środowisku symulującym prawdziwy reaktor, gdzie oddziałują na nią zarówno własne pola magnetyczne, jak i te generowane przez zewnętrzne źródła. Wykorzystano do tego unikalne laboratorium NIFS, które oferuje dużą średnicę i wysokie pole magnetyczne.
Inna droga do tego samego celu
Helical Fusion postawiło na mniej popularne, ale potencjalnie bardziej stabilne rozwiązanie. Technologia Helical Stellarator różni się od powszechniejszych tokamaków przede wszystkim tym, że może utrzymywać plazmę w ciągłym uwięzieniu bez konieczności stosowania zewnętrznego napędu prądowego. W praktyce przekłada się to na stabilniejszą pracę i dłuższy czas działania. Firma dziedziczy bogate doświadczenie, bo 60 lat badań prowadzonych przez NIFS. To daje im dostęp do wiedzy i rozwiązań, których nie posiada żaden inny podmiot na świecie. Na tym fundamencie budują swój program Helix, który ma doprowadzić do stworzenia funkcjonalnej elektrowni.
Plan jest rozłożony na lata i podzielony na etapy. Do końca obecnej dekady mają zakończyć się testy magnesów HTS oraz zintegrowanego systemu odpowiedzialnego za zarządzanie ciepłem i ochronę elementów reaktora. Kolejnym krokiem będzie uruchomienie urządzenia demonstracyjnego Helix HARUKA, które ma potwierdzić stabilność reakcji fuzyjnych. Ostatecznym celem pozostaje Helix KANATA, czyli pilotażowa elektrownia, której uruchomienie planowane jest na lata 30. obecnego wieku. Firma określa trzy kluczowe warunki sukcesu komercyjnego: ciągła praca przez całą dobę, dodatni bilans energetyczny oraz efektywna konserwacja komponentów.
Wyścig, w którym liczy się każdy jen
Finansowanie stanowi poważne wyzwanie dla japońskich badań nad fuzją. Kraj przeznacza na ten cel około 100 miliardów jenów rocznie, co jest zaledwie ułamkiem środków inwestowanych przez Stany Zjednoczone i Chiny. Helical Fusion zgromadziło dotąd 5,2 miliarda jenów, przy czym 2 miliardy pochodzą z rządowego programu SBIR Phase 3. Ten program grantowy to pierwsza w Japonii inicjatywa skierowana wyłącznie na rozwój energii fuzyjnej. Za jego powstaniem stoi premier Sanae Takaichi, która jako minister aktywnie promowała włączenie fuzji do narodowych priorytetów strategicznych. Helical Fusion otrzymało największe dofinansowanie w ramach całego programu.
Czytaj też: Nowe paliwo z gałęzi i słomy? Ten proces zamienia odpady w energię dla oceanicznych kolosów
Mamy nadzieję, że administracja Takaichi zniweluje lukę w stosunku do USA i Chin, a nawet je wyprzedzi, poprzez zwiększone finansowanie i wsparcie polityczne – stwierdził Takaya Taguchi, dyrektor generalny Helical Fusion
Współpraca między sektorem prywatnym, rządem i środowiskiem akademickim stanowi siłę japońskiego podejścia. W marcu 2024 roku Helical Fusion utworzyło wspólny zespół badawczy z NIFS, co znacząco przyspieszyło rozwój kluczowych technologii. Ten model partnerstwa publiczno-prywatnego może być sposobem na nadrobienie finansowych zaległości.
Czy Japonia ma szansę w globalnym wyścigu?
Globalny rynek energii fuzyjnej ma w nadchodzących dekadach osiągnąć wartość liczoną w bilionach dolarów. Tylko w ostatnim roku inwestycje wzrosły o 2,64 miliarda dolarów, lecz eksperci uważają, iż to wciąż zbyt mało, aby technologia stała się komercyjnie opłacalna w przewidywalnej przyszłości. Wśród konkurentów Helical Fusion na uwagę zasługuje amerykański Commonwealth Fusion Systems, spin-off MIT, który również planuje uruchomić elektrownię na skalę sieciową w Wirginii na początku lat 30. Japoński startup ma jednak pewną przewagę – jasno określoną ścieżkę do komercjalizacji opartą na sprawdzonej technologii. Nadzieje są ogromne, ale rzeczywistość weryfikuje nawet najbardziej śmiałe plany. Kolejna dekada pokaże, czy 60 lat japońskich badań nad stellaratorami przełoży się na funkcjonalną elektrownię fuzyjną.