Младата европейска компания Proxima Fusion представи проект за термоядрен реактор Stellaris, който обещава да пусне през следващите шест години. Компанията е основана от физици, които преди това са работили върху проекта на германския стеларатор Wendelstein 7-X. Имайки години работа в областта на термоядрените реактори, те са уверени в бързия успех, като се надяват да постигнат положителна реакция на термоядрен синтез още през 2031 г.
Според разработчика, Stellaris ще бъде първото в света внедряване на интегрирана концепция за комерсиална термоядрена електроцентрала, проектирана за непрекъсната и надеждна работа. Компанията говори подробно за проекта в своя статия, публикувана в списание Fusion Engineering and Design. Проектът е базиран на усъвършенствана изчислителна оптимизация на конструкцията на реактора (включително работата на AI и невронни мрежи), високотемпературни свръхпроводящи (HTS) магнити и квазиизодинамична (QI) стелараторна технология, които заедно приближават енергията на термоядрения синтез до етапа на комерсиализация.
Проектът Stellaris се основава на резултатите от изследователския експеримент Wendelstein 7-X (W7-X) в Германия, най-модерният в света прототип на QI стеларатор, който е създаден от Института за физика на плазмата Макс Планк с подкрепата на германското федерално правителство и ЕС. Цената на проекта е над 1,3 милиарда евро.
С прототипа на стеларатора Alpha, Proxima Fusion е готов да демонстрира чиста термоядрена енергия до 2031 г. В интервю за EE Times главният изпълнителен директор на Proxima Fusion Франческо Скортино отбеляза, че през следващото десетилетие ще бъде прокаран ясен път за термоядрения синтез в енергийната система, който ще гарантира енергийната сигурност на Европа и ще отговори на световните енергийни нужди.
Стеларатор и токамак са едни от най-старите и най-проучени видове термоядрени инсталации, всяка от които е вариант на реализацията на термоядрен синтез с магнитно задържане. Стелараторите и токамаците използват мощни магнити, които създават силно магнитно поле, което държи горещата плазма в определена конфигурация.
Токамакът използва симетрична тороидална вакуумна камера, заобиколена от магнитни намотки. Важна роля играе и електрическият ток, протичащ вътре в плазмата и създаващ допълнително магнитно поле. Стелараторите използват различен подход – задържането на плазмата се осигурява единствено от външни бобини, без да е необходимо да се индуцира ток в самата плазма. Преди това се постигаше с помощта на сложни извити магнити, което беше основната техническа трудност на стелараторите.
В същото време стелараторите осигуряват значително повече степени на свобода и в сравнение с токамаците позволяват висока оптимизация. Въпреки че в момента токамаците са лидери в областта на термоядрената енергия, ако Proxima Fusion изпълни обещанията си, успешното създаване на стеларатора Stellaris ще отбележи началото на нова ера в развитието на термоядрените технологии.
Компанията подчертава, че разработването на съвременните стеларатори до голяма степен зависи от изчислителната оптимизация, която позволява по-бързи промени в проекта дори преди началото на строителството. Proxima Fusion филтрира възможните дизайнерски концепции и създава сурогатни модели за тестване с помощта на съвременни методи, включително невронни мрежи, базирани на физически закони и други технологии за машинно обучение.
Този подход ускорява разработката, като позволява ефективно паралелно изследване на множество проекти. Въпреки това, оптимизирането на стелараторите остава сложна интердисциплинарна задача, изискваща отчитане на множество фактори в областта на науката, компютърното моделиране и физиката на плазмата. За да се постигнат най-добри резултати при производството на енергия от термоядрен синтез е необходимо внимателно да се анализират научните и технически компромиси, което е сериозно предизвикателство.
В много отношения компактността на бъдещата инсталация Stellaris ще бъде осигурена от високотемпературни свръхпроводящи магнити (HTS). Това ще бъде ключова иновация, повишаваща ефективността и намаляваща размера на реактора. Благодарение на по-мощните магнитни полета, HTS технологията ще позволи значително намаляване на размера на инсталацията. В допълнение, според Proxima Fusion, HTS магнитите са по-стабилни и по-малко чувствителни към температурни колебания в сравнение с нискотемпературните свръхпроводници. Това опростява изискванията за криогенни условия и намалява консумацията на енергия от системата.
За да внедри термоядрена енергия в електроенергийната система през следващото десетилетие, Proxima Fusion активно търси финансиране, партньори и работи за получаване на регулаторни одобрения. До 2027 г компанията възнамерява да завърши проектирането на „Alpha“ – първото в света термоядрено устройство, демонстриращо коефициент Q>1 (чисто производство на енергия) в стабилно състояние. В момента тече набиране на средства за създаване на прототип на модела Stellaris.