Доставити сонце на Землю за допомогою ядерного синтезу: Чому Німеччина хоче побудувати першу у світі термоядерну електростанцію

Що таке ядерний синтез і чому він такий важливий?

Ядерний синтез вважається одним із найперспективніших способів вирішення глобальної енергетичної проблеми. У цьому процесі легкі атомні ядра зливаються разом, вивільняючи величезну кількість енергії, як це відбувається на Сонці. На відміну від звичайного ядерного поділу, який використовується на атомних електростанціях, синтез не утворює довгоживучих радіоактивних відходів і не може вийти з-під контролю.

Вирішальний прорив відбувся у 2022 році в Ліверморській лабораторії імені Лоуренса в Каліфорнії, коли вперше за допомогою ядерного синтезу було вироблено більше енергії, ніж спожито. Це наукове досягнення перетворило мрію про нескінченну енергію з теоретичної можливості на відчутну реальність. Відтоді триває інтенсивна глобальна гонка за створення першого функціонального термоядерного реактора.

Чому Німеччина є провідним кандидатом на будівництво першої термоядерної електростанції?

Німеччина має чудові передумови для провідної ролі в ядерному синтезі. Промислова база вже існує, як і висококваліфіковані фахівці та потужний дослідницький ландшафт. Цікаво, що навіть американський прорив у Ліверморі був досягнутий завдяки німецьким технологіям – спеціальне скло для лазерної системи було виготовлено майнцською компанією Schott, а також була залучена машинобудівна компанія Trumpf.

Уряд Німеччини визнав потенціал і у жовтні 2025 року прийняв План дій щодо термоядерного синтезу. Цей план передбачає інвестування понад двох мільярдів євро в дослідження в галузі термоядерного синтезу до 2029 року. Заявлена ​​мета є амбітною: Німеччина має розмістити першу у світі комерційну термоядерну електростанцію.

Які німецькі компанії є лідерами в дослідженнях термоядерного синтезу?

Три німецькі стартапи зарекомендували себе як піонери в галузі ядерного синтезу та працюють над втіленням мрії про чисту енергію за допомогою різних технологічних підходів. Мюнхенська компанія Marvel Fusion спеціалізується на лазерному синтезі та вже залучила 385 мільйонів євро. Однак компанія планує перенести частину своїх розробок до Сполучених Штатів, що викликає питання щодо майбутнього німецького ноу-хау.

Proxima Fusion, також розташована в Мюнхені, є дочірньою компанією Інституту фізики плазми імені Макса Планка та зосереджена на технології стелараторів. Компанія отримала рекордне фінансування у розмірі 130 мільйонів євро у 2025 році, що є найбільшою приватною інвестицією в європейський ядерний синтез. Focused Energy з Дармштадта працює над інерційним синтезом з використанням лазерної технології та залучила 200 мільйонів доларів. RWE інвестувала 10 мільйонів євро як стратегічний партнер.

Як технічно працює ядерний синтез?

Практичне впровадження ядерного синтезу є одним з найбільших технічних викликів нашого часу. Ізотопи водню дейтерій і тритій служать паливом. Дейтерій міститься в морській воді, тоді як тритій дуже рідкісний і його необхідно виробляти переважно в самих термоядерних реакторах шляхом опромінення літію нейтронами.

Для здійснення синтезу необхідно досягти температури приблизно 150 мільйонів градусів Цельсія. За цих екстремальних умов атомні ядра зливаються, утворюючи гелій, вивільняючи 17,6 мегаелектронвольт за реакцію. Енергія, що міститься в одному кілограмі суміші дейтерію та тритію, еквівалентна енергії 55 000 барелів дизельного палива або 18 630 тонн бурого вугілля.

Які найбільші технічні проблеми?

Розробка функціональної термоядерної електростанції стикається з кількома критичними викликами. Виробництво тритію є одним з найскладніших, оскільки це паливо рідко зустрічається в природі та має вироблятися на самій електростанції. Вчені працюють над отриманням тритію з літію за допомогою нейтронного бомбардування, але ця технологія ще не є досконалою.

Ще однією проблемою є надзвичайно сильні магніти, необхідні для утримання гарячої плазми. Ці високотемпературні надпровідні магніти є технічно надзвичайно складними та повинні надійно функціонувати для контролю плазми. Крім того, необхідно розробити матеріали, які можуть витримувати інтенсивне нейтронне випромінювання, не втрачаючи своєї структурної цілісності.

Якого прогресу досягнуто в німецьких дослідженнях термоядерного синтезу?

Німецькі дослідження в галузі термоядерного синтезу досягли вражаючих успіхів за останні роки. Wendelstein 7-X у Грайфсвальді, найбільший у світі стеларатор, встановив новий світовий рекорд за так званим потрійним добутком у 2025 році. Цей добуток густини частинок, температури та часу утримання енергії є ключовим параметром для прогресу у фізиці термоядерного синтезу.

Було досягнуто нового рекорду – понад 43 секунди, що навіть перевершило попередні рекорди для систем токамаків. Було подано понад 700 проектних пропозицій щодо роботи на установці, з яких приблизно 200 отримали найвищий пріоритет. Ці успіхи підкреслюють позицію Німеччини як провідної дослідницької країни в галузі ядерного синтезу.

Які політичні заходи планує федеральний уряд?

План дій щодо термоядерного синтезу, прийнятий у жовтні 2025 року, охоплює вісім конкретних напрямків діяльності. Фінансування досліджень має бути посилено, а в рамках програми «Теплоїзний синтез 2040» його обсяг буде збільшено до 1,7 мільярда євро. Крім того, має бути створена екосистема термоядерного синтезу науки та промисловості для сприяння передачі знань та встановлення ланцюгів створення вартості.

Ключовим моментом є запланована реформа регулювання. У США та Великій Британії ядерний синтез вже регулюється інакше, ніж ядерний поділ, що забезпечує більшу безпеку планування для приватних інвестицій. Німеччина все ще відстає в цьому плані, тому компанії, що займаються термоядерним синтезом, вимагають відповідного коригування правил.

Чого вимагають від політиків німецькі компанії, що займаються злиттям?

Три провідні німецькі компанії, що займаються злиттям, висловили чіткі вимоги до політиків у спільному документі з висловленням позиції. Вони закликають до державного фінансування у розмірі трьох мільярдів євро для подолання дефіциту фінансування в секторі глибоких технологій. Ця сума може здатися високою, але вона безпосередньо надійде в німецьку промисловість, оскільки дорогі лазери та магніти доведеться виробляти тут.

Ключовим пунктом критики є підхід Німеччини до нових технологій. Як зазначив один представник галузі, Німеччина зазвичай встановлює правила ще до початку будь-якої розробки. Цей регуляторний шаленство робить інновації невиправдано дорогими та повільними. Компанії закликають до менш бюрократичного підходу, який вже успішно застосовується до інших технологій.

Наш досвід у розвитку бізнесу, продажах та маркетингу в ЄС та Німеччині - Зображення: Xpert.Digital

Галузевий фокус: B2B, цифровізація (від штучного інтелекту до XR), машинобудування, логістика, відновлювані джерела енергії та промисловість

Детальніше про це тут:

• Бізнес-центр Xpert

Тематичний центр з аналітичними матеріалами та експертними знаннями:

• Платформа знань про світову та регіональну економіку, інновації та галузеві тенденції
• Збір аналізів, імпульсів та довідкової інформації з наших пріоритетних напрямків
• Місце для експертів та інформації про поточні розробки в бізнесі та технологіях
• Тематичний центр для компаній, які хочуть дізнатися про ринки, цифровізацію та галузеві інновації

Коли запрацюють перші термоядерні електростанції?

Терміни введення в експлуатацію перших діючих термоядерних електростанцій залежать від технології та компанії. Німецькі стартапи планують ввести в експлуатацію свої перші реактори вже на початку 2030-х років. Однак ці ранні установки ще не будуть комерційно життєздатними, але слугуватимуть демонстраціями технології.

Експерти очікують, що справді комерційні та економічно вигідні термоядерні електростанції будуть готові до кінця 2030-х або початку 2040-х років. Міжнародний проект ITER у Франції, який спочатку мав стати піонером, страждає від значних затримок і не почне працювати з відповідним дейтерій-тритієвим паливом до 2039 року.

Чи справді ядерний синтез безпечний та екологічно чистий?

Ядерний синтез пропонує вирішальні переваги в безпеці порівняно з традиційним ядерним поділом. Неконтрольована ланцюгова реакція фізично неможлива, оскільки в реакторі знаходиться лише кілька грамів палива. Якщо джерело живлення зникає, реакція автоматично зупиняється. Радіоактивне паливо також має значно коротший період напіврозпаду, ніж продукти поділу традиційних атомних електростанцій.

Тим не менш, термоядерний синтез також призводить до утворення радіоактивних відходів, головним чином внаслідок активації стінок реактора нейтронним випромінюванням. Ці матеріали необхідно безпечно зберігати протягом кількох сотень років, але вони менш проблематичні, ніж високорадіоактивні ядерні відходи. Вчені працюють над спеціальними матеріалами з низькою активаційною здатністю, які можна було б переробляти через 50-100 років.

Які економічні виклики існують?

Економічна доцільність термоядерних електростанцій ще остаточно не доведена. Експерти припускають, що спочатку витрати будуть порівнянними або навіть вищими, ніж витрати на традиційні атомні електростанції. Через високі інвестиційні витрати, термоядерна електростанція повинна працювати безперервно, щоб бути прибутковою.

Потенційна проблема полягає в тому, що термоядерні електростанції розроблені як електростанції базового навантаження, тоді як енергетична система майбутнього вимагає більш гнучких, керованих установок. У системі, де домінують відновлювані джерела енергії, електростанції повинні мати можливість швидко нарощувати потужність та зупиняти роботу. Великі, складні термоядерні електростанції не ідеально підходять для цього.

Як термоядерний синтез вписується в майбутню енергетичну систему?

Роль ядерного синтезу в енергетичній системі майбутнього є суперечливою. Хоча прихильники стверджують, що термоядерні електростанції важливі як надійне джерело базового навантаження, критики вважають їх занадто негнучкими для системи з високою часткою відновлюваної енергії. Однак термоядерні електростанції можна було б використовувати для енергоємних промислових процесів та виробництва зеленого водню.

Важливим аспектом є те, що ядерний синтез не призначений для заміни відновлюваних джерел енергії, а радше для їх доповнення. Попит на енергію значно зросте в найближчі десятиліття, не в останню чергу завдяки центрам обробки даних та цифровізації. На цьому зростаючому ринку різні джерела чистої енергії можуть співіснувати, не витісняючи одне одного.

Яку роль відіграє міжнародна конкуренція?

Німеччина перебуває в жорсткій міжнародній конкуренції за лідерство в галузі ядерного синтезу. Окрім Сполучених Штатів, які встановили важливу віху завдяки прориву в Ліверморі, Китай, Японія та інші країни також інтенсивно працюють над цією технологією. Затриманий проект ITER демонструє, що навіть усталені міжнародні колаборації стикаються з труднощами.

Німецькі компанії наголошують, що їхнім головним конкурентом є час, а не інші компанії. Якщо одній компанії вдається довести технологію до ринкової зрілості, це допомагає всій галузі. Тим не менш, очевидно, що Німеччина повинна діяти швидко, щоб уникнути втрати свого технологічного лідерства та запобігти комерціалізації німецьких ноу-хау в інших країнах.

Який потенціал створення робочих місць у галузі термоядерного синтезу?

Ядерний синтез може стати значним економічним фактором у Німеччині. Багатомільярдні інвестиції принесуть користь, перш за все, німецькій промисловості, оскільки лазери, магніти та інші компоненти доведеться виробляти тут. На відміну від інших енергетичних технологій, де виробничі потужності часто переміщуються за кордон, це дасть можливість створити цілий ланцюжок створення вартості в Німеччині.

Термоядерна галузь створить не лише прямі робочі місця, але й робочі місця для постачальників та постачальників послуг. Такі регіони, як колишня електростанція в Біблісі, могли б отримати вигоду від її перепрофілювання під термоядерні установки, замінивши втрачені робочі місця новими, перспективними. Центри компетенції та передового досвіду, заплановані федеральним урядом, покликані надати додатковий поштовх інноваціям.

Які ризики та виклики залишаються?

Незважаючи на весь прогрес, у розвитку ядерного синтезу залишаються значні ризики. Технологія ще не є зрілою, і багато критичних проблем залишаються невирішеними. Розробка матеріалів для нейтроностійких матеріалів все ще перебуває на ранніх стадіях, а виробництво тритію в промислових масштабах не доведено.

Ще один ризик полягає у фінансуванні. Необхідні інвестиції величезні, і приватні інвестори часто уникають високого технічного ризику. Без масштабної державної підтримки розвиток буде неможливим. Водночас існує ризик того, що технологія виявиться неекономічною або буде витіснена іншими джерелами енергії.

Що все це означає для енергетичного майбутнього Німеччини?

Ядерний синтез представляє стратегічну можливість для Німеччини зменшити глобальну енергетичну залежність від природних ресурсів та взяти на себе роль технологічного лідера. План дій федерального уряду демонструє, що політики усвідомили потенціал і готові інвестувати значні ресурси.

Однак, ядерний синтез не буде доступний вчасно для поточного енергетичного переходу. Термоядерні електростанції не зможуть відігравати значну роль до 2045 року, цільової дати досягнення кліматичної нейтральності Німеччини. Ця технологія є радше інвестицією в енергопостачання на другу половину століття.

Можливості та виклики в балансі

Німеччина має реальний шанс відіграти провідну роль у світовій гонці за перший комерційний ядерний синтез. Існуюча промислова база, досконалість досліджень та політична відданість створюють сприятливі умови. Німецькі компанії працюють над різними перспективними підходами та вже залучили значні приватні інвестиції.

Водночас не слід недооцінювати ці виклики. Технічні проблеми складні, дефіцит фінансування значний, а міжнародна конкуренція жорстка. Існує ризик того, що Німеччина знову розробить технологію, яка потім буде комерціалізована в іншому місці. Без рішучих політичних дій та спрощеного регулювання лідерство Німеччини може бути швидко втрачено.

Наступні кілька років будуть вирішальними. Якщо Німеччина обере правильний курс, вона дійсно може стати першою країною, яка використає енергію зірок для енергопостачання Землі. Це буде не лише науковим тріумфом, а й важливим будівельним блоком для довгострокової енергетичної безпеки та захисту клімату.

☑ Наша ділова мова - англійська чи німецька

☑ Нове: листування на вашій національній мові!

Konrad Wolfenstein

Я радий бути доступним вам та моїй команді як особистого консультанта.

Ви можете зв’язатися зі мною, заповнивши тут контактну форму або просто зателефонуйте мені за номером +49 89 674 804 (Мюнхен) . Моя електронна адреса: Вольфенштейн ∂ xpert.digital

Я з нетерпінням чекаю нашого спільного проекту.

☑ Підтримка МСП у стратегії, порадах, плануванні та впровадженні

☑ Створення або перестановка цифрової стратегії та оцифрування

☑ Розширення та оптимізація міжнародних процесів продажів

☑ Глобальні та цифрові торгові платформи B2B

☑ Піонерський розвиток бізнесу / маркетинг / PR / Мір

Машина AI & XR-3D-рендерінгу: п’ять разів досвід від Xpert.digital у комплексному пакеті служби, R&D XR, PR & SEM-IMAGE: Xpert.digital

Xpert.digital має глибокі знання в різних галузях. Це дозволяє нам розробити кравці, розроблені стратегії, пристосовані до вимог та проблем вашого конкретного сегменту ринку. Постійно аналізуючи тенденції на ринку та здійснюючи розвиток галузі, ми можемо діяти з передбаченням та пропонувати інноваційні рішення. З поєднанням досвіду та знань ми створюємо додаткову цінність та надаємо своїм клієнтам вирішальну конкурентну перевагу.

Детальніше про це тут:

• Використовуйте 5 -разову компетентність xpert.digital в одній упаковці - від 500 € на місяць