Несколько недавние прорывы в сочетании с интенсивными инвестициями могут привести к тому, что Китай лишит Европу первоначальных преимуществ я n исследования ядерного синтеза.

Ядерный синтез, процесс объединения атомных ядер для высвобождения огромного количества энергии, уже давно считается самым чистым и практически безграничным источником энергии. Европа одним из первых взяла на себя инициативу в этих исследованиях и продолжила реализацию монументального проекта ИТЭ во Франции.

В последние годы Соединенные Штаты также активно продвигают исследования в области термоядерного синтеза, мотивированные огромным сокращением выбросов и потенциалом энергетической безопасности.

Китай, напротив, начал эти усилия по синтезу позже. Но в последнее время она добилась успехов в этой передовой технологии и может быстро обогнать усилия Европы, Америки и Японии.

Возвышение Китая как мирового лидера

В Китае реализуется проект экспериментального сверхпроводящего токамака (EAST), часто называемый «Искусственным Солнцем». Проект EAST, управляемый Хэфэйским институтом физических наук, достиг нескольких важных этапов.

В 2021 году EAST достиг температуры плазмы 120 миллионов градусов по Цельсию, поддерживая ее в течение 101 секунды. Позже он достиг еще более высокой температуры — 160 миллионов градусов по Цельсию на 20 секунд, превзойдя многие международные стандарты.

Китай также планирует разработать свой первый экспериментальный термоядерный энергетический реактор, Китайский термоядерный испытательный реактор (CFETR), который планируется завершить в 2030-х годах. Китай поставляет ключевые компоненты для ИТЭР, такие как сверхпроводящие магниты и защитные покрытия, а CFETR стремится сократить разрыв между ИТЭ и коммерческими термоядерными электростанциями, что сделает Китай лидером в использовании термоядерной энергии.

Магнитный китайский прогресс

«Из того, что 25 лет назад Китай не был игроком, Китай развил возможности мирового класса в этом секторе», — отмечает Сирил Май Тхань, директор по связям с ЕС Ассоциации термоядерной промышленности.

По данным японского делового издания Nikkei, с 2011 года Китай подал больше патентов в цепочке поставок термоядерного синтеза, чем любая другая страна. «В Китае в десять раз больше докторов наук в области термоядерной науки и техники, чем в США.

В 2023 году китайский сверхпроводящий токамак EAST установил мировой рекорд, достигнув более 400 секунд устойчивой высокотемпературной плазмы — важная веха в исследовании плазмы, которая потребуется для будущих термоядерных машин».

«Сообщается, что китайское правительство ежегодно инвестирует почти 1,5 миллиарда долларов в термоядерную энергетику, что почти вдвое превышает бюджет США на термоядерную энергию», — отметил Май Тхань. В апреле 2024 года Пекин принял новый Закон об атомной энергии, который будет определять регулирование термоядерного синтеза в ближайшие годы.

Технология термоядерного синтеза также впервые была включена в ежегодные отчеты о работе правительства Коммунистической партии Китая, и Пекин стремится к 2035 году создать промышленный прототип термоядерной машины, готовый к коммерческому использованию к 2050 году.

Сплав с магнитным удержанием

Технология термоядерного синтеза с магнитным удержанием может стать ключом к этой стратегии. В EAST используются передовые сверхпроводящие магниты, что создает основу для высокоэффективного удержания и стабильности плазмы.

В этом процессе можно получить стабильную реакцию в экстремальных условиях термоядерного синтеза посредством удержания, в котором используются очень мощные магнитные поля для удержания и управления плазмой, ионизированным газом, состоящим из смеси двух изотопов водорода, дейтерия и трития. .

Этот тип термоядерной деятельности также используется в других проектах, таких как Commonwealth Fusion Systems в США, в состав которой входят европейские акционеры, такие как итальянская энергетическая компания Eni.

Хотя Китай добился значительных успехов, очевидно, что он не сможет достичь Святого Грааля термоядерного синтеза в одиночку. Сотрудничество с глобальными партнерами, такими как ИТЭР, остается важным.

Европа, с ее упором на международное сотрудничество и передовые технологии, предлагает модель, дополняющую государственный подход Китая. Между тем, США и другие страны, ориентированные на инновации, движимые частным сектором, создают разнообразную экосистему термоядерных исследований.

Японские достижения

В Японии, где работа над термоядерным синтезом началась намного раньше, прогресс также идет такими темпами, которые могут соответствовать прогрессу Китая. «Как импортер энергии Япония с самого начала осознала стратегическую важность термоядерного синтеза для повышения своей энергетической безопасности», — отмечает Май Тхань.

Некоторые из этих недавних исследований проводились в рамках японской программы исследований и разработок Moonshot, целью которой является решение уникальных проблем Японии, таких как быстрое старение населения и особая уязвимость к воздействиям глобального потепления. Цель Moonshot Goal 10 конкретно направлена ​​на ядерный синтез, обеспечивая разнообразные применения этой технологии к 2050 году для «реализации динамичного общества, находящегося в гармонии с глобальной окружающей средой и свободного от ресурсных ограничений».

Долгосрочная устойчивость

В центре внимания Японии была долгосрочная устойчивость ядерного синтеза, отмеченная сочетанием экспериментальных инноваций, прочного международного партнерства и ориентации на практическое применение.

Его исследования в основном сосредоточены вокруг двух известных проектов: японского проекта Torus-60 Super Advanced (JT-60SA) в Наке, термоядерного реактора типа токамак, совместно разработанного Японией и Европейским Союзом в рамках Соглашения о более широком подходе, и спирального термоядерного синтеза. Исследовательский проект — большое спиральное устройство, расположенное в Национальном институте термоядерного синтеза в Токи.

В то время как первый использует технологию токамака, предназначенную для дополнения работы ИТЭР, второй является одним из крупнейших в мире устройств типа стелларатор.

В отличие от токамаков, стеллараторы обеспечивают непрерывное удержание плазмы без необходимости импульсной работы, что решает критическую проблему для термоядерных электростанций в устойчивом состоянии. Оба используют современные сверхпроводящие магниты для удержания плазмы. Япония лидирует в разработке радиационно-стойких материалов, имеющих решающее значение для долговечности и безопасности термоядерных реакторов.

В апреле 2023 года правительство Японии запустило свою Стратегию инноваций в области термоядерной энергетики, направленную на поддержку «реализации термоядерной энергии как мирового источника энергии следующего поколения».

Домашний частный фьюжн

В марте этого года правительство также объявило о создании Японского совета по термоядерной энергии (J-Fusion), чтобы стимулировать развитие отечественной частной термоядерной промышленности. Для Японии, как и для Китая, прогресс не может быть достигнут в вакууме, и партнерские отношения будут иметь важное значение.

Во время визита в США в начале этого года премьер-министр Фумио Кисида объявил о новом партнерстве, объединяющем Министерство энергетики США и Министерство науки и технологий Японии для сотрудничества в ускорении демонстрации и коммерциализации термоядерной энергии. В прошлом году правительство также направило делегацию в Великобританию для углубления британско-японского сотрудничества в области термоядерного синтеза.

Глобальная гонка за ядерным синтезом — это не игра с нулевой суммой. Прогресс в одном регионе ускоряет прорывы во всем мире, приближая нас к реализации обещаний термоядерного синтеза о богатой, безуглеродной энергии.

Будь то международное сотрудничество, государственное финансирование или частная изобретательность, мечта о термоядерной энергетике становится все более осязаемой, предлагая надежду на устойчивое энергетическое будущее. Но какой глобальный регион может получить наибольшую выгоду от его внедрения, будет определяться политикой правительства, доверием инвесторов и бизнес-стратегиями.

[Edited By Brian Maguire | Euractiv’s Advocacy Lab ]