Поттикната од милијардерски долари, нуклеарната фузија влегува во ново доба

Откако собраа повеќе од 3 милијарди долари во 2021 година од луѓе како Бил Гејтс и Џеф Безос, развивачите на фузија инсистираат дека овој извор на енергија со нула јаглерод би можел да стане реалност во рок од една деценија.

Јасно е дека нуклеарната фузија може да работи во обем - само погледнете ги ѕвездите. 70 години физичарите сонуваа да ја флашираат таа ѕвездена моќ во форма на реактори со фузија кои ќе ја напојуваат електричната мрежа со истите неограничени реакции со нула јаглерод што го прават сонцето да сјае. Овој Свети Грал долго време се рекламираше дека е оддалечен само 20 или 30 години, но љубителите на фузијата одбија да се откажат од верата. И со добра причина. Фузија (разбивање заедно атоми на водород во хелиум) ветува неограничена електрична енергија со нула јаглерод со нула ризик од топење и практично ниту еден од радиоактивниот отпад поврзан со постоечките нуклеарни централи кои работат на фисија (разделување на атомите на ураниум на помали елементи). 

Сонот го инспирираше Аџеј Ројан, коосновачот на Митрил Капитал (со милијардерот Питер Тиел), кој во 2013 година првпат инвестираше 2 милиони долари во Хелион Енерџи со седиште во Редмонд, Вашингтон, за да може да изгради прототип на машина за „повторлива моќност на пулсот“. Оттогаш, Митрил инвестираше во Хелион, вклучително и неодамнешниот круг од 500 милиони долари (која ја вреднува компанијата на 3 милијарди долари) - со ветување за 1.7 милијарди долари повеќе ако седмиот прототип на компанијата работи како што се очекуваше. Рундата на Хелион ја предводеше Сем Алтман од Y Combinator. 

Годината на 2021 година беше голема и за финансирањето на фузијата и за прогнозите, бидејќи програмерите собраа повеќе од 3 милијарди долари за финансирање на нивниот следен круг машини - при што некои сега ветуваат комерцијално остварлива фузија за само пет години. Ројан е среќен што гледа дека фузијата добива поголемо внимание; „Секако, 2021 година може да биде пресвртна точка за фузија според Google Analytics, но вистинската пресвртница се случи пред една деценија кога електрониката за електрична енергија го помина прагот“. 

Извршниот директор Дејвид Киртли објаснува дека првичната работа за истражување и развој зад Хелион била направена во федерални лаборатории, од кои Хелион бил изведен во 2013 година. Ослободен од федералната бирократија за истражување и развој, Хелион оттогаш гради нови прототипови еден по друг. „Стартап менталитетот не е убав да се има, тоа е услов. и она на што се фокусиравме од самиот почеток“, вели Киртли.

Во 2020 година, Хелион го заврши својот шести прототип на реактор, наречен Трента. Сега го гради седмиот, Polaris, додека веќе го дизајнира осмиот, Antares, за кој Киртли има намера да биде првата машина за фузија која некогаш ќе исфрли повеќе енергија отколку што земала. Покрај брзото повторување, Helion има корист од локалната експертиза. Ја гради машината Поларис во Еверет, Вашн, во близина на најголемите фабрики на Боинг, каде што можат да го искористат добредојдениот екосистем на договорни инженери и прецизни производители. Киртли вели дека тие утрата ги поминуваат во чепкање, ажурирање системи и напојување на кондензаторите. „Секое попладне во 3 часот почнуваме да правиме фјужн.

За да го разберете пристапот на Хелион, прво разгледајте ја магнетната одбивност што се јавува кога се обидувате да ги присилите позитивните полови на два магнети со шипки заедно. Тоа е принципот што овозможува „маг-лев“ технологија како познатите јапонски возови со куршуми, кои користат магнетна одбивност за да лебдат на воздушно перниче. 

Истражувачите за фузија со децении се обидуваа да ги осмислат најсилните електромагнети во светот, со кои тие ги конструираат реакционите комори со магнетни полиња толку силни што можат да содржат и компресираат инјектирана струја од позитивно наелектризирани протони во топка од плазма толку жешка што се спојуваат во хелиум. 

Во новиот систем на Хелион, енергијата ослободена во реакциите на фузија непрекинато се турка против неговото магнетно поле за задржување, кое турка назад - предизвикувајќи осцилации („како клип“, вели Киртли) што генерира електрична струја, која Хелион ја фаќа директно од реакторот . (За повеќе, прочитајте го законот за индукција на Фарадеј.) 

Ројан од Митрил вели дека можеби најголемата атракција на методот на директно производство на електрична енергија на Хелион е неговата едноставност. Други пристапи за фузија имаат за цел да генерираат топлина, со цел да се вари вода и да се напојуваат парните турбини, кои произведуваат електрична енергија - како во традиционалните нуклеарни централи. „Можеме да го направиме тоа без парни турбини или кули за ладење. Се ослободуваме од електраната“. 

Сигурно, Киртли го разбира скептицизмот за фузија, особено околу неговиот агресивен распоред. Тој ја започна својата кариера во полето на фузија, инспириран од научниците во националните лаборатории во 1960-тите кои направија голем напредок во магнетното задржување (борејќи се со руските научници да осмислат реактори во облик на крофна наречени токамакс) дури и пред пронаоѓањето на транзисторите. Но, Киртли изгуби верба откако утврди дека раните пристапи едноставно не можеа да се развиваат доволно брзо за да дадат комерцијално решение - па отиде да работи на напреден погон на вселенски брод користејќи плазма млазови контролирани од електромагнети. Тој се врати на теренот во 2008 година за да помогне во комерцијализацијата на технологијата на Helion. 

Со текот на времето тој предвидува производство на генератори на фузија во фабрика. Систем со размер од 50 мегавати, спакуван во три единици со големина на контејнер, ќе напојува 40,000 домови. „За 10 години ќе имаме комерцијална струја за продажба, сигурно. 

Тоа го става Хелион во трка со Комонвелт Фјужн Системи со седиште во Бостон, спиноф на МИТ, кој собра 1.8 милијарди долари од инвеститори, вклучувајќи ги Бил Гејтс и Џорџ Сорос. Извршниот директор Боб Мумгард вели дека ќе имаат работен реактор за 6 години. Неговиот оптимизам е поттикнат од успешниот летен тест на Комонвелтот на нови електромагнети дизајнирани со суперпроводници направени од редок земјен бариум бакар оксид. 

Мумгард вели дека овие магнети со супер моќ ќе му овозможат на Комонвелтот да го усоврши својот малку потрадиционален пристап на фузија за изградба на реактор „токамак“ во облик на крофна, кој Мумгард го нарекува „големо магнетно шише“ каде моќните магнетни полиња контролираат топки од плазма од 100 милиони степени. ѕвездени работи“. 

Во светот има околу 150 токамаци; најголемиот е во изградба во Франција за 30 милијарди долари од меѓународниот конзорциум наречен ИТЕР. Машината тешка 20,000 тони, со големина на кошаркарска арена, се планира да биде завршена до 2035 година. 

Но, Mumgaard има намера Commonwealth Fusion да го направи ITER застарен уште пред да биде завршен. Нејзината предност е во примената на суперпроводници со „висока температура“ направени со редок земјен бариум бакар оксид (познат како ReBCO). 

Суперпроводниците ја движат електричната струја со практично нула загуба (далеку поефикасно од бакарот, на пример). И тие се клучни за создавање моќни електромагнети. Комонвелтот откри дека со правење на своите магнети со помош на специјална лента од бариум бакар оксид (како лентата што се наоѓа во VHS касета) може да постигне магнетни полиња помоќни од оние што се очекуваа во ITER, но на 1/20 од скалата. 

Додека примарните магнети на ITER (наречени соленоиди) ќе тежат околу 400 тони и ќе постигнат полиња посилни од 12 тесла, Комонвелтот гледа магнети од 15 тони, секој користи 300 километри лента со тенок филм ReBCO, што ќе генерира 20 тесла (за споредба, машината за магнетна резонанца прави 1.5 тесла). 

„Ова ја отклучува машината за фузија“, вели Мумгард. CES ги тестираше магнетите минатото лето и го прогласи за „доказ“ дека науката за фузија сега е практично завршена и сè што преостанува е да се изгради реакторот. „Добро го разбираме материјалот и мислиме дека можеме да го направиме тоа за три години“, вели Мумгард. „До 2030 година ќе видиме фузија на мрежата“. 

CES треба да ја конструира својата машина за фузија на локација од 47 хектари во Масачусетс и веќе работи на набавка на илјадници километри лента ReBCO. Дали достапноста на ретката земја може да стане ограничувачки фактор во пуштањето во употреба на фузијата? Не, вели Мумгард. „Една постројка за фузија ќе има помалку ретки земјини од турбината на ветер. Фузија не е за ресурс што треба да го ископате или пумпате. Станува збор за технологија“. 

Треба да има место за повеќе од еден победник на фузија. Други лидери вклучуваат General Fusion, со седиште во Канада и поддржан од Џеф Безос, кој собра 130 милиони долари оваа година. Други значајни милијардери во играта со фузија се Нил и Линден Блу, кои се сопственици на Џенерал Атомикс со седиште во Сан Диего, кој со децении управува со истражувачки токамак во име на DOE, и кој оваа година му ги достави на ИТЕР цревата на неговите токамак електромагнети - централен соленоид од 1,000 тони. А тука е и TAE Energy од Калифорнија, која експериментира со 1 милијарда долари во изминатата деценија и собра 130 милиони долари за време на пандемијата.

Технологијата на фузија можеби започнала во лаборатории финансирани од владата, но нејзината реализација ќе мора да се потпре на приватно финансирање. Ејми Рома, партнер во Хоган Ловелс во Вашингтон, вели дека сега во неизвесност Build Back Better сметката би вклучила 875 милиони долари за напредна нуклеарна енергија, но засега индустријата ќе мора да се задоволи со нова канцеларија за напредни реактори за демонстрации според Одделот за енергетика, финансиран со неодамнешниот Закон за инфраструктура. Нуклеарната енергија со нула јаглерод, исто така, ќе има корист од неодамнешната извршна наредба на претседателот Бајден со која се повикува набавките на енергија од федералната влада да бидат „нето-нула“ до 2030 година. 

Легендарниот технолошки инвеститор Стив Јурветсон, поддржувач на Комонвелт Фјужн, кој го напиша својот прв чек за истражувањето на фузијата пред 25 години, е речиси згрозен што овој долго одложен сон наскоро би можел да стане реалност. „Има многу противници додека не се заврши. Потоа велат дека е очигледно“. 

Ројан од Митрил вели дека веќе работи на прилагодување на својата рамка за да размисли колку поинаку ќе изгледа светот кога фузијата е реална - „Помислете на можностите за бигор вода и производство на ѓубрива. Ова фундаментално ја менува економијата на водата преку ноќ, а со тоа и економијата на земјоделството“. Сето тоа е дел од патот на човештвото, вели тој, „да продолжи да докажува дека Малтус бил идиот“. 

ПОВЕЕ ОД ФОРБИНовата нуклеарна енергија: Како Еднорог од фузија од 600 милиони долари планира да ја победи соларната енергијаBy Кристофер Хелман
ПОВЕЕ ОД ФОРБИТивките милијардери зад американскиот предатор дрон што го уби Иранецот СулејманиBy Дениз Чам