Commonwealth Fusion Systems plánuje první jadernou elektrárnu na principu fúze

Spojené státy americké se o krok přiblížily k využití nového a potenciálně neomezeného zdroje čisté energie. Společnost Commonwealth Fusion Systems (CFS), spin-off Massachusettského technologického institutu (MIT), oznámila plány na výstavbu první síťové jaderné elektrárny na principu fúze v okrese Chesterfield ve Virginii.

Toto oznámení představuje další milník pro společnost, která od svého založení v roce 2012, kdy si její zakladatelé poprvé představili svůj přístup v učebně MIT, dosáhla průlomového pokroku při zvládnutí fúze – reakce, která pohání Slunce. CFS nyní komercializuje řadu pokročilých technologií vyvinutých ve výzkumných laboratořích MIT.

„Tento okamžik ukazuje sílu poslání MIT, kterým je vytváření znalostí sloužících národu a světu, ať už prostřednictvím učebny, laboratoře nebo v komunitách,“ říká Ian Waitz, prorektor pro výzkum na MIT. „Od studentských kurzů před 12 lety až po dnešní oznámení o umístění první jaderné fúze na světě ve Virginii byl pokrok úžasně rychlý. Zároveň vděčíme za tento pokrok více než 65 let trvajícímu investicím americké federální vlády do základního vědeckého a energetického výzkumu.“

Nová jaderná elektrárna, pojmenovaná ARC, by měla být uvedena do provozu na začátku 30. let a generovat přibližně 400 megawattů čisté, bezuhlíkové elektřiny – dostatek energie pro napájení velkých průmyslových závodů nebo asi 150 000 domácností.

Elektrárna bude postavena v průmyslovém parku James River Industrial Park u Richmondu v rámci nefinanční spolupráce s Dominion Energy Virginia, která poskytne rozvojové a technické znalosti spolu s právy na pronájem pozemku. CFS bude elektrárnu nezávisle financovat, stavět, vlastnit a provozovat.

Elektrárna podpoří ekonomické a energetické cíle Virginie generováním očekávaných miliard dolarů v ekonomickém rozvoji a stovkami pracovních míst během její výstavby a dlouhodobého provozu.

ARC širším způsobem umožní USA vést svět ve využívání nového typu bezpečné a spolehlivé energie, která by se mohla ukázat jako kritická pro ekonomickou prosperitu a národní bezpečnost, včetně uspokojování rostoucí poptávky po elektřině poháněné potřebami jako umělá inteligence.

„To bude zlomový moment pro fúzi,“ říká spoluzakladatel CFS Dennis Whyte, profesor inženýrství Hitachi America na MIT. „Určuje tempo v závodě o komerční jaderné elektrárny na principu fúze. Ambicí je vybudovat tisíce těchto elektráren a změnit svět.“

Fúze dokáže generovat energii z hojně dostupných paliv jako izotopy vodíku a lithia, které lze získávat z mořské vody, a nezanechává žádné emise ani toxický odpad. Využívání fúze způsobem, který produkuje více energie, než kolik spotřebuje, se však ukázalo jako obtížné kvůli vysokým teplotám potřebným k vytvoření a udržení fúze. Desetiletí vědci a inženýři pracovali na tom, aby se sen o jaderných elektrárnách na principu fúze stal skutečností.

V roce 2012, při výuce kurzu MIT 22.63 (Zásady inženýrství fúze), Whyte vyzval skupinu postgraduálních studentů, aby navrhli fúžní zařízení, které by k omezení plazmy použité v reakci využívalo nový typ supravodivého magnetu. Ukázalo se, že magnety umožňují kompaktnější a ekonomičtější konstrukci reaktoru. Když Whyte zkontroloval práci svých studentů, uvědomil si, že by to mohlo znamenat novou cestu vývoje pro fúzi.

Od té doby se do kdysi začínajícího fúzeho průmyslu valilo obrovské množství kapitálu a odborných znalostí. Dnes existují desítky soukromých fúzných společností po celém světě, které soupeří o vývoj prvních jaderných elektráren s čistou energií z fúze, přičemž mnoho z nich využívá nové supravodivé magnety. CFS, kterou Whyte založil s několika studenty ze své třídy, získala více než 2 miliardy dolarů na financování.

„Vše začalo v té třídě, kde se naše myšlenky neustále vyvíjely, když jsme zpochybňovali standardní předpoklady spojené s fúzí,“ říká Whyte. „Měli jsme tuto novou supravodivou technologii, takže mnoho obecných znalostí již nebylo platných. Bylo to perfektní fórum pro studenty, kteří mohou zpochybňovat status quo.“

Od založení společnosti v roce 2017 spolupracuje s výzkumníky v Centru pro plazmovou vědu a fúzi MIT (PFSC) na řadě iniciativ, od ověření základní fyziky plazmatu pro první demonstrační stroj až po překonání rekordů s novým typem magnetu, který se má používat v komerčních jaderných elektrárnách na principu fúze. Každý pokrok přibližuje USA ke zvládnutí revolučního nového zdroje energie.

CFS v současné době dokončuje vývoj svého demonstračního fúzeho stroje SPARC ve svém sídle v Devensu v Massachusetts. SPARC by měl vyprodukovat svoji první plazmu v roce 2026 a krátce poté čistou energii z fúze, čímž poprvé prokáže komerčně relevantní design, který bude produkovat více energie, než kolik spotřebuje. SPARC připraví cestu pro ARC, který by měl dodávat energii do sítě na začátku 30. let.

„V této oblasti je třeba udělat více náročného inženýrství a vědy a jsme velmi nadšeni z pokroku, kterého dosahuje CFS a výzkumníci na našem kampusu v řešení těchto problémů,“ říká Waitz. „Nacházíme se v momentu „hokejky“ v energetice fúze, kdy se věci nyní pohybují neuvěřitelně rychle. Na druhou stranu nemůžeme zapomenout na mnohem delší část té hokejky, na nepřetržitou podporu velmi komplexního, základního výzkumu, který je základem velkých inovací. Chceme-li i nadále vést svět v těchto špičkových technologiích, budou klíčové další investice do těchto oblastí.“