Европейский стартап пообещал положительную термоядерную реакцию в элегантном стеллараторе через шесть лет

Молодая европейская компания Proxima Fusion представила проект термоядерного реактора Stellaris, запуск которого обещает осуществить в течение ближайших шести лет. Компанию организовали физики, ранее работавшие над проектом немецкого стеллатора Wendelstein 7-X. Имея за плечами годы работы в сфере термоядерных реакторов, они уверены в скором успехе, обещая добиться положительной термоядерной реакции уже в 2031 году.

Источник изображений: Proxima Fusion

По словам разработчика, Stellaris станет первой в мире реализацией интегрированной концепции коммерческой термоядерной электростанции, рассчитанной на непрерывную и надёжную работу. Подробно о проекте компания рассказала в свежей статье, опубликованной в журнале Fusion Engineering and Design. В основе проекта лежит передовая вычислительная оптимизация конструкции реактора (включая работу ИИ и нейросетей), высокотемпературные сверхпроводящие (HTS) магниты и квазиизодинамическая (QI) технология стелларатора, что в совокупности приближает термоядерную энергетику к этапу коммерциализации.

Проект Stellaris основан на результатах исследовательского эксперимента Wendelstein 7-X (W7-X) в Германии — самого продвинутого в мире прототипа стелларатора QI, который создал Институт физики плазмы Макса Планка при поддержке Федерального правительства Германии и ЕС. Стоимость проекта составила более €1,3 млрд (около $1,4 млрд).

С помощью прототипа стелларатора Alpha («Альфа») компания Proxima Fusion готова продемонстрировать чистую энергию термоядерного синтеза к 2031 году. В интервью EE Times генеральный директор Proxima Fusion Франческо Скиортино (Francesco Sciortino) отметил, что в течение следующего десятилетия будет проложен чёткий путь к термоядерному синтезу в энергосистеме, что позволит обеспечить энергетическую безопасность Европы и удовлетворить потребности мира в энергии.

Стелларатор и токамак — это одни из старейших и наиболее изученных типов термоядерных установок, каждая из которых представляет собой разновидность реализации термоядерного синтеза с магнитным удержанием. В стеллараторах и токамаках используются мощные магниты, создающие сильное магнитное поле, которое удерживает горячую плазму в определённой конфигурации.

В токамаке применяется симметричная тороидальная вакуумная камера, окружённая магнитными катушками. Важную роль играет также электрический ток, протекающий внутри плазмы и создающий дополнительное магнитное поле. В стеллараторах используется другой подход: удержание плазмы обеспечивается исключительно внешними катушками, без необходимости индуцирования тока внутри самой плазмы. Исторически это достигалось с помощью сложных изогнутых магнитов, что и являлось основной технической сложностью стеллараторов.

В то же время стеллараторы обеспечивают значительно больше степеней свободы и, по сравнению с токамаками, позволяют добиться высокой оптимизации. Хотя на сегодняшний день токамаки лидируют в области термоядерной энергетики, успешное создание стелларатора Stellaris, если Proxima Fusion сдержит обещания, ознаменует начало новой эры в развитии термоядерных технологий.

В компании подчёркивают, что разработка современных стеллараторов во многом зависит от вычислительной оптимизации, которая позволяет быстрее вносить изменения в проект ещё до начала строительства. Proxima Fusion фильтрует возможные концепции проектирования и создаёт суррогатные модели для тестирования с использованием современных методов, включая нейронные сети, основанные на физических законах, и другие технологии машинного обучения.

Такой подход ускоряет разработку, позволяя эффективно исследовать несколько конструкций параллельно. Тем не менее, оптимизация стеллараторов остаётся сложной междисциплинарной задачей, требующей учёта множества факторов в области науки, компьютерного моделирования и физики плазмы. Для достижения наилучших результатов в производстве термоядерной энергии необходимо тщательно анализировать научные и технические компромиссы, что представляет собой серьёзный вызов.

Во многом компактность будущей установки Stellaris будет обеспечена высокотемпературными сверхпроводящими магнитами (HTS). Это станет ключевым нововведением, повышающим эффективность и уменьшающим габариты реактора. Благодаря более мощным магнитным полям HTS-технология позволит значительно сократить размеры установки. Кроме того, по данным Proxima Fusion, HTS-магниты обладают большей стабильностью и менее чувствительны к температурным колебаниям по сравнению с низкотемпературными сверхпроводниками. Это упрощает требования к криогенным условиям и снижает энергопотребление системы.

Чтобы в течение следующего десятилетия внедрить термоядерную энергетику в энергосистему, компания Proxima Fusion активно ищет финансирование, партнёров и работает над получением разрешений от регулирующих органов. К 2027 году компания намерена завершить проектирование «Альфы» — первого в мире термоядерного устройства, демонстрирующего коэффициент Q>1 (чистую выработку энергии) в стабильном состоянии. В настоящее время ведётся сбор средств для создания прототипа модели Stellaris.