Американская компания Marathon Fusion продемонстрировала технологию обогащения изотопов водорода и лития

Американская компания Marathon Fusion 27 августа по местному времени объявила, что с помощью собственной плазменной центрифуги успешно продемонстрировала технологию обогащения изотопов водорода и лития. Компания заявляет, что это достижение направлено на удовлетворение потребностей топливного цикла термоядерной энергетики и связанных поставок изотопов.

На пути дейтерий-тритиевого термоядерного синтеза обработка изотопов водорода связана с непрерывной работой термоядерных установок, а обогащение изотопов лития тесно связано с производством трития. Опубликованная Министерством энергетики США (DOE) в июне этого года «Дорожная карта по термоядерной науке и технологиям» называет переработку трития одной из ключевых задач, считая, что соответствующий прогресс имеет важное значение для достижения непрерывной работы дейтерий-тритиевого термоядерного синтеза и подтверждения осуществимости термоядерного синтеза как крупномасштабной формы энергетики.

Компания Marathon Fusion сообщает, что её плазменная центрифуга предназначена для реализации процесса дифференциальной откачки, который может снизить поток трития и масштабы связанных систем обработки трития. Компания заявляет, что предварительные результаты разделения уже достигли уровня, позволяющего значительно снизить поток трития в топливном цикле термоядерного синтеза. Технология разработана при финансировании Агентства передовых исследовательских проектов Министерства энергетики США — энергетика (ARPA-E) в рамках проекта VISION OPEN, и Marathon Fusion является одним из трёх частных термоядерных предприятий, поддерживаемых этим проектом.

Профессор ядерной науки и техники Массачусетского технологического института (MIT) Деннис Уайт (Dennis Whyte) отметил, что результаты Marathon Fusion в области разделения изотопов имеют значение для термоядерной отрасли. По его мнению, если технология позволит реализовать селективную откачку трития, это может уменьшить требуемые запасы трития и одновременно повысить производительность термоядерных электростанций; тот же технологический подход может быть использован и для улучшения разделения изотопов лития, что считается ключевым элементом повышения эффективности производства трития на термоядерных электростанциях.

Поставки изотопов лития также рассматриваются как важный вопрос в цепочке термоядерной промышленности. В ранее опубликованном докладе Специального проекта конкурентных исследований (Special Competitive Studies Project, SCSP), созданного бывшим генеральным директором Google Эриком Шмидтом (Eric Schmidt), отмечалось, что обогащение лития является одним из наиболее рискованных пробелов в цепочке поставок термоядерного синтеза, и указывалось на отсутствие в настоящее время отечественных коммерческих поставок в США.

Выдающийся профессор ядерной инженерии Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) и советник Marathon Fusion Пер Ф. Петерсон (Per F. Peterson) отметил, что фторид лития-бериллия (FLiBe), состоящий из фторида лития и фторида бериллия, обладает высокой объёмной теплоёмкостью и сильной способностью замедления нейтронов, что делает его привлекательным в качестве теплоносителя в ядерных энергетических системах. Он указал, что литий в FLiBe требует изотопного обогащения: для термоядерных реакций необходимо обогащение литием-6, а для систем деления — обогащение литием-7. В настоящее время годовое мировое производство обогащённого лития составляет менее одной тонны, предложение соответствующих технологий ограничено, а при будущем развёртывании на уровне тераватт потребуется крупномасштабная технология чистого обогащения лития.

Компания Marathon Fusion заявляет, что результаты экспериментов хорошо согласуются с расчётными моделями, что подтверждает её базовую теорию и обеспечивает прогностическое моделирование для последующего проектирования систем. После завершения валидации технологии обогащения компания планирует строительство первого коммерческого пилотного объекта для производства соответствующих изотопов, способных поддержать развёртывание термоядерных установок гигаваттного класса.

Вице-президент по термоядерным системам компании Thea Energy Чарльз Свонсон (Charles Swanson) отметил, что разделение изотопов является ключевым этапом в топливном цикле термоядерного синтеза, а экспериментальные результаты Marathon Fusion демонстрируют технологический путь, который может сделать соответствующие системы более компактными и практичными.

Компания Marathon Fusion занимается производством изотопов, включая поставку радиоактивных изотопов для радиофармацевтической отрасли, а также разработку изотопных технологий для термоядерной энергетики. Компания получила поддержку от ARPA-E, программы исследователей Breakthrough Energy Fellows, фонда 1517 и Übermorgen Ventures.