Мюнхенская компания Proxima Fusion и ее партнеры опубликовали новую рецензируемую статью, представляющую Stellaris, первую в мире интегрированную концепцию коммерческой термоядерной электростанции, предназначенной для надежной и непрерывной работы. Stellaris опирается на рекордные результаты исследовательского эксперимента Wendelstein 7-X в Германии, самого передового в мире прототипа QI-стелларатора, которым руководит Институт физики плазмы имени Макса Планка (IPP). Этот проект является результатом финансирования в размере более 1,3 миллиарда евро (1,4 миллиарда долларов США) со стороны федерального правительства Германии и Европейского союза. В феврале 2023 года Wendelstein 7-X впервые удалось сгенерировать высокоэнергетическую плазму, которая просуществовала восемь минут. В ближайшие годы установка рассчитана на генерацию плазменных разрядов продолжительностью до 30 минут.
Компания Proxima Fusion, основанная в 2023 году на базе IPP командой, в которую входят шесть бывших ученых IPP, заявляет, что концепция Stellaris, опубликованная в журнале Fusion Engineering and Design, является «важной вехой для термоядерной промышленности», продвигающей квазиизодинамические (QI) стеллараторы как наиболее многообещающий путь к коммерческой термоядерной электростанции. Стеллараторный термоядерный реактор отличается от токамака, такого как Объединенный европейский тор (Joint European Torus) в Великобритании или устройство ITER, строящееся во Франции. Токамак основан на однородной тороидальной форме, тогда как стелларатор скручивает эту форму в виде восьмерки. Это позволяет обойти проблемы, с которыми сталкиваются токамаки, когда магнитные катушки, удерживающие плазму, неизбежно имеют меньшую плотность на внешней стороне тороидального кольца.
По данным Proxima Fusion, Stellaris предназначен для производства гораздо большей мощности на единицу объема, чем любая стеллараторная электростанция, спроектированная ранее. Гораздо более сильные магнитные поля, создаваемые благодаря технологии высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) магнитов, позволяют значительно уменьшить размеры по сравнению с предыдущими концепциями стеллараторов. Proxima Fusion утверждает, что меньшие реакторы можно строить быстрее, они обеспечивают более эффективное производство энергии и обещают быть более рентабельными как при строительстве, так и при эксплуатации. В концепции Stellaris также используются только доступные в настоящее время материалы, а это означает, что его можно будет построить, расширив существующие цепочки поставок.
Компания сообщает, что ее инженерный подход, основанный на моделировании, позволил быстро выполнять итерации проектирования, используя передовые вычисления. Stellaris, по ее словам, является первой конструкцией электростанции на основе QI-стелларатора, которая «одновременно отвечает всем основным физическим и инженерным ограничениям, что продемонстрировано с помощью электромагнитного, структурного, теплового и нейтронного моделирования». Конструкция Stellaris включает в себя новаторские технические особенности: конструкцию магнитного поля, которая соответствует всем ключевым целям физической оптимизации для производства энергии; опорные конструкции, способные выдерживать нагрузки, возникающие при работе на полной мощности; демонстрацию того, что ВТСП-технологию можно эффективно интегрировать в стеллараторы с сильным полем, обеспечивая при этом эффективное управление теплом на внутренних поверхностях; а также концепцию нейтронного бланкета, адаптированную к сложной геометрии стеллараторов.
Компания планирует продемонстрировать, что стеллараторы способны производить чистую энергию, с помощью своего демонстрационного стелларатора Alpha в 2031 году, и стремится поставлять термоядерную энергию в сеть в 2030-х годах. Соучредитель и генеральный директор Proxima Fusion Франческо Сортино заявил, что путь к коммерческим термоядерным электростанциям теперь открыт. Stellaris — это первая рецензируемая концепция термоядерной электростанции, которая предназначена для надежной и непрерывной работы, без нестабильностей и сбоев, наблюдаемых в токамаках и других подходах. Соучредитель и главный научный сотрудник Proxima Fusion Йоррит Лион добавил, что впервые показано, что термоядерные электростанции, основанные на QI-ВТСП стеллараторах, возможны. По его словам, конструкция Stellaris охватывает беспрецедентную широту физического и инженерного анализа в одной согласованной конструкции. Чтобы сделать термоядерную энергию реальностью, необходимо перейти к полному инженерному проектированию и продолжить разработку необходимых технологий.
