Програмите за термоядрен синтез са на етап изграждане на експериментални реактори. Те са ключова стъпка към създаването на пилотна ядрена централа. Тази технология остава една от най-обещаващите, но и една от най-сложните. Ще минат още десетилетия преди да я видим напълно в експлоатация, но пътят към реалното приложение вече е очертан – чрез комбинация от наука, индустрия и глобално сътрудничество, ускорено от иновациите в старъпите в областта. Това коментира доц. д-р Стилиян Лишев, преподавател в катедра „Радиофизика и електроника“ към Физическия факултет на СУ „Св. Климент Охридски“, в предаването „Футуризъм“ с водещ Антон Груев.

Гостът обясни, че съществуват три големи програми – на Европейския съюз и Китай, които се развиват в тясно сътрудничество и на САЩ, която е концептуално по-различна, но също се сблъсква със същите ключови технологични предизвикателства.

Ролята на ITER: не просто реактор, а технологична платформа

Ключов за развитието на технологията е проекта ITER. Той е стъпка към внедряването и валидирането на всички технологии, необходими за изграждането на пилотна термоядрена централа и интеграцията им в цялостна система.

Въпреки това преди да бъдат приложени в реален мащаб, тези технологии трябва да бъдат: верифицирани, оптимизирани и тествани в съвместна работа.

Приложение на практика

Гостът отбеляза, че в изграждането на термоядрените съоръжения има четиристепен подход: концептуален, инженерен, пускане на установката и режим на експлоатация.

„В момента сме на етап завършване на ITER въвеждането му в експлоатация в близките години. На първо време ще оперира изцяло с деутерий (бел. ред. изотоп на водорода с един проток и неутрон), при което се тестват различните модули и системи. ITER в момента е на етап концептуално завършване и преминаването му към инженерната част.“

Въпреки това първи резултата могат да се очакват едва в средата на следващото десетилетие, а пълна експлоатация с тритий едва след 2044 г.

Следващата стъпка: DEMO

DEMO е следващият етап след ITER. Докато ITER дава база базовите технологии, DEMO ще ги приложи в демонстрационна централа, обясни доц. Лишев. Това обаче няма да класическа електроцентрала, но в крайния си етап ще може да подава електроенергия към мрежата, макар и в ограничени количества.

Ключовите технологични предизвикателства

Събеседникът посочи, че основните елементи за успешен термоядрен синтез включват материали, устойчиви на неутронно и радиационно въздействие и високи температури; системи за контрол на мощността и загубите и за дистанционна поддръжка в активната зона и горивен цикъл, особено добивът на тритий.

„Той е ключов за самоподдържащата се работа на реактора. За да бъде реакцията самоподдържаща се, производството му трябва да надвишава потреблението (коефициент над 1). Само тогава можем да говорим за затворен горивен цикъл.“

Именно при него са едни и от най-големите проблеми. Наличните количества в света са изключително ограничени – около 25 кг. И въпреки опитите за извличане от ядрени отпадъци, технологиите за това са сложни, скъпи и изискват сериозна инфраструктура.

„Той (тритият) е точно толкова желан, колкото и нежелан. По отношение на замърсяване е наистина доста нежелан, но по отношение на затворен горивен цикъл е абсолютно необходим“, заяви доц. Стилиян Лишев.

Образование, бизнес и човешки ресурс

Гостът посочи, че сътрудничеството между университети, компании и стартъпи е ключово за подготовката на специалисти в областта, а Софийският университет си сътрудничи с американската компания Alpha Ring, която е дарила експериментална установка за обучение и дава реална практическа подготовка на студентите.

„Влизането в експлоатация на съоръжение от класа на ITER изисква наистина много добре подготвена и специфично квалифицирана работна ръка, а този процес отнема в порядъка от 7-10 за изграждането специалист.“.

Ролята на частния сектор и стартъпите

По думите на госта частният сектор играе все по-важна роля, особено в САЩ. и стартъпите са решени да изградят пилотна ядрена централа, която да влезе в експлоатация.

„Комерсиализацията е водеща и това е една от основните цели на европейската, китайската така и американската програма. И тук вече опираме до самите инструменти, които се използват за достигането до тази цел – във всички тези програми е заложено сериозно публично-частно партньорство.“

Стилиян Лишев коментира, че в момента в Европа има около 12 значими стартъпа с капитал около 0,5 млрд., докато извън Европа, основно в САЩ, броят им е около 40 с над 1 млрд. инвестиции.

Според него ключово за ускоряването на процесите са международното сътрудничество, обменът на технологии и кадри, споделянето на знания и включването на индустрията.

„Преходът на синтеза от изцяло експериментален към реален и поемането от индустрията е обещаващо и мисля, че това е най-добрия начин за да се ускорят нещата.“

Изкуственият интелект в технологиите за термоядрен синтез

Лишев коментира, че изкуственият интелект се използва за: концептуален дизайн на реактори, оптимизация на горивните процеси и създаване на дигитални двойници, като в САЩ приложението му е по-напреднало и дори е залегнало в част от програмите на компаниите, докато в Европа процесът е по-предпазлив.

В предаването вижте също:

• НАСА тества „органи на чип“ в космоса за персонализирана медицина на астронавти – експериментът Avatar изследва ефектите от радиация и микрогравитация.
• Китай успешно демонстрира зареждане на спътници в орбита с роботизирано „пипало“ – технологията може да удължи живота на сателитите и да намали разходите.
• Учени превръщат хранителни отпадъци във водородно гориво – нов метод комбинира бактерии и катализатори за устойчиво производство с ниски емисии.
• Изкуствен интелект открива невродегенеративни заболявания чрез кръвни тестове – нов модел подобрява диагностиката при сложни случаи.

Целия разговор вижте във видеото.

Всички гости на предаването "Футуризъм" може да гледате тук.

Още по темата

Първи в Европа компактен реактор подпомага обучението по ядрен синтез в София

Термоядреният синтез и квантовите компютри ще ни доближат до Космоса

Ново откритие в ЦЕРН може да разреши една от големите загадки на Вселената

Проектът за чиста енергия, който обединява света от времето на Студената война