Думка: термоядерний синтез здатен вирішити проблему дефіциту енергії для ШІ

Новозеландський стартап OpenStar Technologies здійснив прорив у галузі сталого ядерного синтезу. Про це пише Bloomberg.

Команді вдалося утримати в левітації магніт масою 500 кг у п’ятиметровій вакуумній камері, заповненій газом, нагрітим до температури понад мільйон градусів Цельсія.

За подією спостерігала обрана група людей, зокрема прем’єр-міністр Нової Зеландії Крістофер Лаксон.

Поки реактор споживає більше енергії, ніж виробляє. Втім, успішна левітація — один із перших етапів, що підтверджують працездатність технології.

CEO та засновник OpenStar Рату Матаіра вважає, що простота конструкції надає компанії перевагу у створенні ефективного джерела термоядерної енергії. За його словами, левітація надпровідного магніта доводить слушність підходу та можливість його масштабування.

«Поки ні в кого немає працюючої термоядерної системи, здатної виробляти економічно вигідну електроенергію. Почати з простішої установки, яку можна швидше масштабувати й здешевити — привабливий підхід», — заявив фізик.

Гонитва за термоядерним синтезом

Близько 50 компаній у світі прагнуть першими навчитися зіштовхувати атомні ядра так, щоб отримувати дешеву енергію. OpenStar залучила майже $10 млрд від різних інвесторів на кшталт Білла Гейтса і Джеффа Безоса.

«Термоядерна енергія здатна революціонізувати енергетичний сектор, забезпечивши безмежне джерело безпечної та чистої енергії. Після побаченого стало ясно, що ця перспектива ближча до реальності, ніж будь-коли раніше», — підкреслив Лаксон.

Строки досягнення мети лишаються невизначеними — прогнози варіюються від 10 до 30 років.

Про подібні прориви раніше заявляли й в інших країнах. Наприклад, у 2022 році каліфорнійським ученим вперше вдалося отримати від реакції синтезу більше енергії, ніж потрібно на її запуск.

В OpenStar вважають, що знадобиться кілька поколінь прототипів до створення установки, здатної забезпечити електрикою цілий міський район.

Принцип дії

Ядерний синтез потребує плазми — четвертого стану речовини (інші три: тверде, рідке і газоподібне). Вона настільки гаряча, що електрони відриваються від атомів, утворюючи йонізований газ. Зорі, блискавки та полярні сяйва — це форми плазми.

У надрах Сонця під колосальним тиском атоми зливаються, вивільняючи енергію, що живить усю Сонячну систему.

Один зі способів відтворити цей процес на Землі — використати магнітні поля для утримання плазми та запуску реакції синтезу.

У 1950-х роках радянські фізики розробили Токамак — багатообіцяючу концепцію у світі керованого термоядерного синтезу. Реактор у формі бублика використовує потужні магніти, розташовані навколо камери з плазмою.

Така конструкція застосовується в багатомільярдному міжнародному проєкті International Thermonuclear Experimental Reactor на півдні Франції. Її недоліки — висока вартість і потенційна нестабільність четвертого стану речовини.

«Токамак більше схожий на реактивний двигун — за тим, як його потрібно проєктувати і як із нього витискається продуктивність. Він у величезному ступені залежить від складного моделювання та високоточного виробництва. Диполь же радше нагадує багаття. Ви приблизно розставляєте елементи, додаєте тепло — і щойно вогонь розгоряється, він підтримує себе сам», — пояснив Матаіра.

У 1987 році японський фізик-теоретик та інженер Акіра Хасегава запропонував альтернативний підхід до утримання плазми — розмістити високотемпературний надпровідний магніт не зовні, а всередині неї. Така схема отримала назву левітуючого дипольного реактора.

У 2004 році MIT і Колумбійський університет успішно реалізували ідею, але згодом дослідження згорнули через брак фінансування і технологічні обмеження того часу.

Перспективи OpenStar

Нині компанія готує до запуску новий прототип під назвою Tahi — його планують представити за два роки. Протягом п’яти років очікується поява моделі третього покоління (Maui), яка генеруватиме нейтрони і стане комерційно рентабельною.

Фінальним етапом стане установка четвертого покоління — Tama Nui. Її проєктна потужність складе від 50 до 200 МВт — цього вистачить для енергопостачання невеликого міста або великого промислового підприємства.

Чому це важливо

Стрімкий розвиток штучного інтелекту веде до експоненційного зростання споживання електроенергії. У Morgan Stanley спрогнозували виникнення у США дефіциту потужності в 36 ГВт протягом найближчих трьох років.

Ситуація вже відбивається на споживачах: зростають тарифи, а перевантаження мереж призводять до перебоїв у подачі електроенергії. Від моменту запуску ChatGPT ціни на електроенергію у США зросли на 23%. Із 2020 року показник збільшився на 40%, що суттєво випереджає загальні темпи інфляції в країні.

Аналітики The Kobeissi Letter вважають одним із можливих рішень розвиток атомної енергетики. На відміну від сонячних і вітрових установок, АЕС працюють цілодобово — саме те, що потрібно для безперервної роботи ШІ. Також це одне з найекономічніших джерел енергії.

Однак будівництво атомних електростанцій займає багато часу. Наразі у США не зводиться жоден великий реактор.

Космос — рішення?

Частина підприємців вважає, що майбутнє дата-центрів лежить за межами Землі. На їхню думку, енергетичні мережі планети наближаються до межі своїх можливостей.

У січні Ілон Маск заявив, що Tesla відновить роботу над Dojo3 — раніше занедбаним проєктом зі створення чипа третього покоління для електромобілів. Тепер його призначення — космічні обчислення.

Серед переваг — практично необмежений доступ до сонячної енергії та простору для розміщення обладнання. Недолік — висока вартість запусків ракет із необхідною інфраструктурою. Втім, аналітики 33FG підрахували, що ШІ-обчислення на орбіті стануть економічно доцільними вже до 2030 року.

Однією з перших ініціативу проявила Google. Компанія анонсувала план зі створення мережі навколоземних супутників для енергозабезпечення дата-центрів. Ідею підтримує і CEO OpenAI Сем Альтман, але в Маска є стратегічна перевага — контроль над засобами доставки.

За рахунок майбутнього IPO SpaceX підприємець розраховує профінансувати запуск угруповання обчислювальних супутників за допомогою ракет Starship. Перебуваючи на орбіті, ці апарати зможуть цілодобово збирати сонячну енергію завдяки постійному освітленню.

Нагадаємо, у січні Qwen-3 від Alibaba Cloud стала першою у світі ШІ-моделлю, завантаженою і працюючою на орбіті.