융합은 간단합니다. 두 개의 가벼운 핵이 합쳐져 더 큰 핵을 형성하고 에너지를 방출합니다. 그것이 별에 전력을 공급하는 것이지만 제어 가능한 방식으로 전력을 전달할 수 있는 핵융합로를 구축하는 것은 쉽지 않습니다. 핵융합에는 고온, 고압 및 적절한 감금 시간이 필요합니다. 그러나 이러한 요구는 핵융합 전력을 현실로 만들기 위한 몇 가지 놀라운 접근 방식을 촉발했습니다.
문제는 어느 것이 가장 효과가 좋을지 아무도 정말로 모른다는 것입니다. 게다가, 일단 융합을 달성하면 투입한 것보다 더 많은 에너지를 생성해야 하므로 비율이 Q > 1. 그러나 "손익분기점" 결과는 지금까지 여기 지구상의 핵융합로에 의해 달성된 적이 없습니다. 사실 당신이 진정 원하는 것은 Q 원자로가 유용한 양의 전력을 생산할 수 있도록 5에서 10 사이입니다.
Fusion은 전 세계적으로 35개 퓨전 회사와 함께 상업적 각도도 증가하고 있습니다.
에서 취하는 접근법 ITER 핵융합로현재 프랑스 남부에 있는 거대한 국제 컨소시엄에서 건설 중인 는 도넛 모양의 토카막에 대형 초전도 자석으로 뜨거운 플라즈마를 가두는 것입니다. 2025년에 가동될 예정인 ITER는 2060년까지 건설될 DEMO라는 상업용 핵융합로로 가는 길을 가리킬 것입니다. 2019년에 방문했는데 ITER는 정말 놀랍습니다.
그러나 그것은 도시의 유일한 게임이 아닙니다. 작년, 중국의 실험적 첨단 초전도 Tokamak 120초 동안 101억 100천만 켈빈의 온도를 달성했습니다. 이는 20년 한국의 KSTAR 원자로가 2020초 동안 유지한 XNUMX억 켈빈의 종전 기록을 깬 것입니다. 공동 유럽 토러스(JET) ITER의 전신인 영국 옥스퍼드셔에서 여전히 최고 기록을 보유하고 있습니다. Q 이제까지 (그것은 Q = 0.67년에 1997). JET가 방금 테스트를 실행했습니다. 59초 동안 1997MJ 이상의 에너지를 생산하여 XNUMX년에 달성한 출력의 두 배 이상입니다..
산업적 노력
Fusion은 상업적인 각도도 증가하고 있습니다. 에 따르면 2021년 글로벌 융합산업 보고서에 따르면 현재 전 세계적으로 35개의 융합 회사가 있으며 1.8년대 이후 1990억 달러 이상의 자금을 지원받았습니다. XNUMX명의 가장 큰 선수 - 커먼 웰스 퓨전 시스템 (CFS), 일반 퓨전, TAE 기술 과 토카막 에너지 – 현금의 85%를 차지합니다.
보고서에 따르면 대부분의 민간 핵융합 회사는 2030년대에 핵융합 전력이 그리드에 전력을 공급할 것으로 예상하고 있습니다. 그들의 노력이 성공한다면 ITER은 약 2001년에 설계를 동결했고 고온 초전도(HTS) 자석의 최근 엄청난 발전을 활용하지 못한 ITER보다 훨씬 앞서게 될 것입니다. 실제로 보고서 발간 이후 민간 융합기업에 대한 투자가 급증했다.
2018년 매사추세츠 공과대학에서 분사한 CFS는 작년에 성공적으로 20 T HTS 자석 시연. 시뮬레이션에 따르면 이 자석은 회사의 SPARC Tokamak 원자로가 핵융합으로부터 순 에너지를 얻을 수 있을 만큼 충분히 강력할 수 있습니다. 그 이후로 CFS는 원자로 건설을 위해 1.8억 달러를 모금했습니다. ARC – 최초의 상업적으로 실행 가능한 핵융합 발전소. 개발은 2025년에 시작될 수 있습니다.
~에 관해서는 토카막 에너지, 이 영국 회사의 HTS 자석이 있는 ST40 구형 토카막 원자로는 15년에 놀라운 2018만 켈빈에 도달했습니다. 67년 2020월에 100만 파운드의 마지막 자금을 받은 이 회사는 현재 업그레이드된 ST40 원자로에서 2022억 켈빈 플라즈마를 목표로 하고 있습니다. XNUMX년이 회사에 있어서도 획기적인 해가 될 수 있는지 궁금합니다.
한편, 작년에 영국 정부는 에너지 생산을위한 구형 토카막, 또는 단계. 영국 원자력청(UK Atomic Energy Authority)의 Culham Center for Fusion Energy(CCFE)가 개척한 기술을 기반으로 STEP은 2040년까지 가동될 수 있습니다. 최종 위치는 올해 결정될 예정입니다.
JET가 위치한 CCFE는 또한 제너럴퓨전 선정 핵융합 실증 공장 부지로. 회전하는 액체 재킷을 사용하여 강력한 피스톤을 사용하여 구체로 빠르게 압축되는 플라즈마를 유지합니다. 연료 퓨즈와 결과 열은 액체 금속에 흡수되어 발전기를 돌리는 데 사용됩니다. 작년 130월에 2025억 XNUMX만 달러의 추가 투자를 발표한 이 회사는 XNUMX년까지 준비될 수 있는 원자로에 대한 작업을 올해 시작하기를 희망하고 있습니다.
시장의 또 다른 플레이어는 퍼스트 라이트 퓨전, 25년에 2020만 달러를 모금하고 지난 XNUMX월에 "초고속 가스총" "머신 3"에서. 그것은 연료 목표물에 발사체를 발사하고 결과적인 충격파는 연료를 너무 많이 압박하여 융합하기에 충분히 뜨거워집니다. 발전소의 수명 동안 전기를 생성하는 평균 순 비용은 육상 풍력 발전소의 대략 절반인 $25/MWh만큼 낮을 수 있습니다.
달성한 각각의 기술적 이정표에 따라 여러 접근 방식이 점점 더 신뢰할 수 있게 보입니다.
그럼 거기에 헬리온, 작년에 민간 융합 역사상 가장 큰 단일 기금 마련을 발표한 미국 회사. 2.2세대 핵융합로를 건설하기 위해 XNUMX억 달러의 자금 조달 패키지를 확보했습니다. 폴라리스 중수소와 헬륨-3 연료를 사용하여 직접 전기를 생산합니다. Helion의 원자로는 약 50MWe를 공급할 수 있는 선적 컨테이너 크기로 2024년까지 발전소가 가동될 것으로 예상됩니다.
레이스가 시작되었습니다
이러한 모든 성과를 이해하고 경쟁에서 누가 이길지 아는 것은 각 원자로가 다르고 고유한 기술적 어려움에 직면하기 때문에 쉽지 않습니다. 그러나 한 가지 공통적인 문제는 각 확장 단계 사이의 "주기 시간"입니다. 이는 궁극적으로 발전소가 시장에 출시되는 속도를 결정하기 때문입니다. 그러나 각 기술 이정표가 달성될 때마다 여러 접근 방식이 점점 더 신뢰할 수 있는 것으로 보입니다.
잠재적 원자로의 타이밍, 비용 및 출력이 모두 다르기 때문에 핵융합 시장이 얼마나 커질지는 아무도 모릅니다. 그러나 핵융합은 우수한 안전 기록, 수명이 긴 폐기물, 저렴한 연료의 가능성을 포함하여 핵분열에 비해 많은 이점이 있습니다. 핵융합로가 규제 승인을 받고 경쟁력 있는 가격표가 있음을 보여줄 수 있다면 빠르면 10년에서 XNUMX년 안에 상업 공장을 볼 수 있을 것입니다.
융합의 경우 if가 아니라 when입니다.
포스트 상업용 핵융합 발전소가 우리를 순 제로로 만들 수 있습니까? 첫 번째 등장 물리 세계.
