С тех пор, как в декабре 2022 года Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса в Калифорнии добилась воспламенения в ходе эксперимента по ядерному синтезу, вокруг источника энергии выросла новая волна ажиотажа и ажиотажа, который, как уже давно предполагалось, поможет вступить в эпоху изобилия, чистоты и безопасная энергия.

За этим прорывом в США последовало еще несколько, в том числе в начале этого года. Британская лаборатория JET, например, в феврале произвела рекордное количество энергии посредством ядерного синтеза, при котором атомы сталкиваются друг с другом так, что они объединяются и создают энергию благодаря своему относительному весу — процесс, противоположный традиционной ядерной энергетике.

Ядерный синтез также пользуется политической поддержкой на высоком уровне. В апреле встреча министров энергетики и окружающей среды «Большой семерки» поддержала источник энергии, пообещав развивать сотрудничество, создать рабочую группу по этой теме и работать над разработкой последовательных правил в рамках «Большой семерки».

«У него есть потенциал обеспечить долгосрочное решение глобальных проблем изменения климата и энергетической безопасности в будущем», — говорится в заявлении министров. «Успешное производство термоядерной энергии может принести серьезные социальные, экологические и экономические выгоды».

Использование термоядерного синтеза, процесса, который питает Солнце и звезды, уже давно преследуется медленным, постепенным прогрессом — до такой степени, что ходит повторяющаяся шутка о том, что технология всегда появится через 30 лет. Но на этом фоне и растущих стремлениях к коммерциализации стартапы в космосе ориентируются на гораздо более агрессивные сроки: многие говорят, что термоядерная установка будет поставлять электроэнергию в сеть уже в период с 2031 по 2035 год.

Тем не менее, многие проблемы остаются нерешенными, хотя их природа, возможно, изменилась.

Для Киёси Секо, директора и главного операционного директора стартапа Kyoto Fusioneering, ключевым компонентом этого масштабного сдвига в области ядерного синтеза является переход от научных задач к задачам, связанным с инженерией.

«Сейчас мы находимся на этапе… инженерных задач. Как решить эти инженерные задачи, это наше узкое место», — говорит Секо, ссылаясь на необходимость того, чтобы некоторые компоненты выдерживали температуры до 1000 градусов Цельсия.

Установки ядерного синтеза, которые обычно работают либо за счет использования чрезвычайно мощных магнитов для удержания и манипулирования плазмой, тем самым обеспечивая необходимую реакцию, либо за счет воздействия самых мощных в мире лазеров на крошечную гранулу, наполненную атомами водорода, являются ошеломляюще сложными. Многочисленные устройства, из которых они состоят, такие как сверхпроводящие катушки и топливные системы, сами состоят из множества компонентов, производство каждого из которых требует различных навыков и материалов.

По мнению Секо, Япония готова предоставить и развивать многие из этих вещей. Например, его собственная фирма разрабатывает гиротроны, которые используются для нагрева плазмы.

По словам Секо, существует множество продуктов, которые могут производить только японские компании, учитывая узкоспециализированные и уникальные технологии страны. «Мы любезно объединяем этих ключевых поставщиков в эту термоядерную экосистему».

Он указывает на специальный насос для откачки топлива, предназначенный для работы с тритием, типом атома водорода, который является одним из предпочтительных видов топлива для ядерного синтеза. Его фирма совместно с Микуни Джукогё разрабатывает насос, адаптируя существующие технологии, используемые для ядерного деления — процесса, лежащего в основе традиционной ядерной энергетики. Это соответствует общему подходу: попытаться внедрить технологии из других отраслей, таких как аэрокосмическая, или модифицировать их для этого.

А Япония уже является стержнем в определенных областях. Секо подчеркнул специализацию страны в производстве композиционных материалов на основе карбида кремния, используемых для «разведения бланкетов» — части реактора, предназначенной, среди прочего, для производства большего количества трития, которого в дефиците.

«Только один или два японских производителя все еще могут производить этот композит из карбида кремния, поэтому вы не можете найти этих производителей в Великобритании, США, Корее или Европе», — говорит он. «Именно поэтому я говорю, что в настоящее время Япония имеет довольно уникальную производственную цепочку поставок».

Тем не менее, сотрудничество уже давно является ключевым аспектом термоядерного синтеза — главным образом в рамках проекта ИТЭ с участием Европейского Союза, Японии и ряда других стран — и ожидается, что оно сыграет важную роль в развитии отечественной термоядерной экосистемы. С этой целью в марте был создан отраслевой орган Japan Fusion Energy Council (J-Fusion).

Ожидается, что эта инициатива, объединяющая такие стартапы, как Kyoto Fusioneering и Helical Fusion, инжиниринговые компании, такие как Mitsubishi Heavy Industries, а также крупные торговые дома, такие как Sumitomo Corp., поможет наладить синергию в компании Japan Inc.

Секо говорит, что как только промышленность или правительство будут активированы, они добьются устойчивого прогресса и добьются результатов, и именно здесь на помощь приходит J-Fusion. «Вот почему мы хотели активизировать японскую промышленность в целом, чтобы поддержать и направить цепочки поставок на термоядерный синтез. .

«Поэтому, хотя это и недостаточно быстро, прогресс должен быть очень, очень устойчивым».

Еще одна ключевая задача J-Fusion связана с деньгами. Здесь японские компании сильно отстают от своих коллег из других стран.

Согласно отчету Ассоциации термоядерной промышленности за июль 2023 года, этот сектор привлек 6,2 миллиарда долларов инвестиций, но компании с финансированием в размере 200 миллионов долларов и более, такие как Commonwealth Fusion Systems и TAE Technologies, могут похвастаться более чем 2 миллиардами долларов и 1 миллиардом долларов соответственно. — в основном базируются в США

Между тем, Kyoto Fusioneering к тому моменту привлекла более скромную сумму — 91 миллион долларов.

Это отражает более широкие тенденции финансирования стартапов и относительную силу фирм венчурного капитала в Японии по сравнению с другими странами, но Секо надеется, что J-Fusion поможет открыть источники финансирования, более уникальные для экосистемы Японии.

«Я думаю, что в этой японской стартап-экосистеме есть какой-то секретный соус, и это корпоративный венчурный капитал под управлением больших-больших компаний… таких как торговые дома, страховые компании, производственные компании, подрядчики EPC (инжиниринг, закупки и строительство)», — говорит Секо. «Есть много, много крупных компаний, у которых в кармане много денег.

«Вот почему J-Fusion приходит, чтобы принять меры со стороны промышленности, а не просто ждать государственных денег», — добавляет он, одновременно сетуя на то, что финансирование термоядерного синтеза в Японии может быть намного выше, учитывая доходы компаний и контекст общей ситуации в стране. расходы на энергию.

Деньги следует тратить в частном секторе, «потому что мы не можем ждать 30, 40 или 50 лет, чтобы осуществить синтез. Мы должны сделать это как минимум за 25–20 лет», — говорит Секо.

В среду ИТЭ объявил, что его термоядерный реактор начнет полноценные эксперименты не раньше 2039 года. Это побудило генерального директора Пьетро Барабаски предостеречь, что «термоядерный синтез не может появиться вовремя, чтобы решить проблемы, с которыми сегодня сталкивается наша планета, и абсолютно необходимы инвестиции в другие технологии, известные и неизвестные».

По мнению Секо, на карту поставлено нечто большее, чем создание будущего экологически чистой энергетики: это строительство новой экономической мощи Японии. Он не хочет, чтобы страна повторила прошлые ошибки, замеченные в полупроводниковой и аэрокосмической промышленности, которые помешали этим отраслям стать крупными отраслями, сказал он, хотя правительство в настоящее время прилагает серьезные усилия, чтобы вернуть Японии мощь в первой.

«Теперь пришло время… создать еще одну отрасль помимо автомобильной», — говорит он.

«Fusion был бы очень подходящей отраслью для японских производственных экосистем, потому что нам нужно иметь много компонентов и систем, и они должны быть интегрированы в один пакет. Так что это очень детальное проектирование, производство, системная интеграция — это то, в чем Япония была очень хороша».