Посета на Helion Energy кога регионот на Сиетл беше покриен со чад

Во четвртокот, на 20 октомври, отидов на патување за известување во Еверет, Вашингтон, за да го посетам Хелионска енергија, стартап за фузија што собра речиси 600 милиони долари од мноштво релативно добро познати инвеститори од Силиконската долина, вклучувајќи ги Питер Тиел и Сем Алтман. Има уште 1.7 милијарди долари во обврски доколку постигне одредени цели за изведба.

Бидејќи нуклеарната фузија има потенцијал да создаде неограничени количини чиста енергија без да генерира долготраен нуклеарен отпад, таа често се нарекува „свет грал“ на чиста енергија. Меѓутоа, светиот грал останува неостварлив, бидејќи повторното создавање на фузија на земјата на начин што генерира повеќе енергија што е потребна за да се запали реакцијата и може да се одржи подолг временски период досега остана недостижно. Кога би можеле само да успееме да ја комерцијализираме фузијата овде на земјата и во обем, сите наши енергетски проблеми би биле решени, велат поборниците за фузија. 

Фјужн, исто така, е на хоризонтот со децении, само недостапен, навидум цврсто вкоренет во техно-утопија која постои само во научно-фантастичните фантастични романи.

Но, посетата на огромниот работен простор и лабораторијата на Helion Energy ја извлече идејата за фузија од целосно фантастичното и во потенцијално реалното за мене. Се разбира, „потенцијално реално“ не значи дека фузијата ќе биде комерцијално остварлив извор на енергија што ќе го напојува вашиот дом и мојот компјутер следната година. Но, повеќе не се чувствува како да се лета со вселенски брод до Плутон.

Додека шетав низ масивните згради на Хелион Енерџи во Еверет, една целосно оперативна и уште во изградба, бев изненаден од тоа како изгледаше сè секојдневно. Градежна опрема, машини, кабли за напојување, работни маси и безброј компоненти кои изгледаат како вселенски брод се насекаде. Плановите се реализираат. Се конструираат и тестираат машини со див изглед на странец.

За вработените во Helion Energy, изградбата на уред за фузија е нивна работа. Да се ​​оди во канцеларија секој ден значи да го ставиш делот А во делот Б и делот Ц, да се мачиш со тие делови, да ги тестираш, а потоа да ги ставиш со повеќе делови, да ги тестираш, да ги разделиш тие делови можеби кога нешто не работи како што треба, и потоа повторно ставање заедно додека не се направи. А потоа преминете на Дел Д и Дел Е.

Датумот на мојата посета е релевантен и за оваа приказна, бидејќи додаде втор слој на чудно-станува-вистинито на моето патување за известување. 

На 20 октомври, регионот Сиетл Еверет беше покриен со опасни нивоа на чад од шумски пожар. Индексот на квалитетот на воздухот за Еверет беше 254, што го прави најлошиот квалитет на воздухот во светот во тоа време, според IQ Air.

„Неколку шумски пожари кои горат во северните Каскади беа поттикнати од топли, суви и ветровити временски услови. Источните ветрови ги разгореа огновите, како и чадот што се појави на запад кон Еверет и регионот Сиетл. Кристи Честер Шредер, ми рече менаџерот за наука за квалитетот на воздухот во IQAir Северна Америка.

Глобалното затоплување помага да се разгорат тие пожари, Денис Л. Маузерал, ми рече професор по инженерство за животна средина и меѓународни односи во Принстон.

„Климатските промени придонесоа за високите температури и сувите услови што преовладуваат на северозападниот дел на Пацификот оваа година“, рече Маузерал. „Овие временски услови, влошени од климатските промени, ја зголемија веројатноста и сериозноста на пожарите кои се одговорни за екстремно лошиот квалитет на воздухот“.

Беше толку лошо што Хелион им рече на сите свои вработени да останат дома за прв пат досега. Раководството сметаше дека е премногу опасно да се замолат да ги напуштат своите куќи.

Околностите на мојата посета поставија непријатна битка. Од една страна, имав новооткриено чувство на надеж за можноста за фузија енергија. Во исто време, внатрешно се борев со длабоко чувство на страв за состојбата на светот.

Не бев сам што ја почувствував тежината на моментот. „Многу е необично“, Крис Пил, ко-основач и главен директор за технологија во Хелион, рече за чадот.

Пихл работи на фузија скоро две децении. Тој виде како еволуира од царството на академици физичари во поле кое внимателно го следат новинари и собира милијарди инвестиции. Луѓето кои работат на фузија станаа кул деца, аутсајдери херои. Додека колективно ја надминуваме секоја реална надеж да останеме во рамките на целните 1.5 степени на затоплување и додека глобалната побарувачка за енергија продолжува да расте, фузијата е домашно управување што понекогаш се чувствува како единствено решение.

„Тоа е помалку академска потрага, алтруистичка потрага и повеќе се претвора во игра за преживување во овој момент мислам, со начинот на кој работите се одвиваат“, ми рече Пил додека седевме во празните канцеларии на Хелион и гледавме во ѕид од сив чад. „Значи, потребно е. И мило ми е што привлекува внимание“.

Извршен директор и ко-основач Дејвид Киртли ме прошета низ огромниот лабораториски простор каде Хелион работи на конструирање компоненти за својот систем од седмата генерација, Polaris. Секоја генерација докажала некоја комбинација од физиката и инженерството што е потребна за да се реализира специфичниот пристап на Хелион за фузија. Прототипот од шестата генерација, Трента, беше завршен во 2020 година и се покажа способен да достигне 100 милиони степени Целзиусови, клучна пресвртница за докажување на пристапот на Хелион.

Поларис треба да докаже, меѓу другото, дека може да постигне нето електрична енергија - односно да генерира повеќе отколку што троши - и веќе започна со дизајнирање на својот систем од осма генерација, кој ќе биде неговиот прв комерцијален систем. Целта е да се демонстрира дека Хелион може да произведува електрична енергија од фузија до 2024 година и да има електрична енергија на мрежата до крајот на деценијата, ми рече Киртли.

Дел од изводливоста за добивање енергија од фузија во електричната мрежа во Соединетите Американски Држави зависи од факторите што Хелион не може да ги контролира - воспоставување регулаторни процеси со Нуклеарната регулаторна комисија и лиценцирање процеси за да се добијат потребните одобренија за интерконекција на мрежата, процес што Киртли го има кажано може да се движи од неколку години до дури десет години. Бидејќи има толку многу регулаторни пречки кои се неопходни за да се закачи фузијата во мрежата, Киртли рече дека очекува нивните први клиенти кои плаќаат веројатно да бидат приватни клиенти, како технолошките компании кои имаат центри за податоци кои се гладни за енергија, на пример. Работата со комуналните претпријатија ќе трае подолго.

Еден дел од системот Поларис кој изгледа можеби најодземниот за експерт за не-фузија (како мене) Тестот за инјектор на Polaris, на кој начин горивото за реакторот за фузија ќе влезе во уредот.

Веројатно најпознатиот метод на фузија вклучува токамак, уред во облик на крофна кој користи супер моќни магнети за да ја задржи плазмата каде што може да се случи реакцијата на фузија. Меѓународен колаборативен проект за фузија, наречен ИТЕР („патот“ на латински), гради масивен токамак во Јужна Франција за да ја докаже одржливоста на фузијата.

Хелион не гради токамак. Гради долго тесен уред наречен Field Reversed Configuration, или FRC, а следната верзија ќе биде долга околу 60 стапки.

Горивото се вбризгува во кратки ситни рафали на двата краја на уредот и електричната струја што тече во јамка ја ограничува плазмата. Магнетите пукаат последователно во импулси, испраќајќи ги плазмата на двата краја да пукаат една кон друга со брзина поголема од еден милион милји на час. Плазмите се судираат една во друга во централната комора за фузија каде што се спојуваат за да станат супержешка густа плазма која достигнува 100 милиони степени Целзиусови. Ова е местото каде што се случува фузија, генерирајќи нова енергија. Магнетните намотки кои го олеснуваат компресирањето на плазмата, исто така, ја враќаат енергијата што се генерира. Дел од таа енергија се рециклира и се користи за полнење на кондензаторите кои првично ја напојувале реакцијата. Дополнителна дополнителна енергија е електричната енергија што може да се искористи.  

Киртли го споредува пулсирањето на нивната машина за фузија со клипот.

„Го компресирате горивото, гори многу жешко и многу интензивно, но само за малку. И количината на топлина што се ослободува во тој мал пулс е повеќе од голем оган што е вклучен цело време“, ми рече тој. „И бидејќи е пулс, бидејќи е само еден мал пулс со висок интензитет, можете да ги направите тие мотори многу покомпактни, многу помали“, што е важно за намалување на трошоците.

Идејата всушност не е нова. Тоа беше теоретизирано во 1950-тите и 60-тите години, рече Киртли. Но, тоа не беше можно да се изврши додека не се развија модерни транзистори и полупроводници. И Пил и Киртли гледаа на фузијата порано во нивните кариери и не беа убедени дека е економски исплатлива додека не дојдоа до овој дизајн на FRC. 

Друг ров за премин: овој дизајн користи гориво што е многу ретко. Горивото за пристапот на Хелион е деутериум, изотоп на водород кој е прилично лесно да се најде, и хелиум три, кој е многу редок вид на хелиум со еден дополнителен неутрон.

„Порано моравме да кажеме дека треба да отидете во вселената за да добиете хелиум три бидејќи тоа беше многу ретко“, рече Критли. За да овозможи нивната машина за фузија да се зголеми, Хелион исто така развива начин да направи хелиум три со фузија.

Несомнено е дека Хелион има многу чекори и процеси и регулаторни пречки пред да може да донесе неограничена чиста енергија во светот, како што има за цел да направи. Но, начинот на кој е чувството да се шета низ огромна широко отворена лабораторија - со некои од најголемите тавански вентилатори што некогаш сум ги видел - изгледа возможно на начин каков што не сум почувствувал досега. Кога се вратив во чад тој ден, бев многу благодарен што ја имав таа доза на надеж.

Но, повеќето луѓе тој ден не беа на турнеја во лабораторијата Хелион Енерџи. Повеќето луѓе седеа заглавени внатре, или се изложуваа на ризик надвор, не можејќи да го видат хоризонтот, не можејќи да ја видат иднината каде што изградбата на машина за фузија е работа што се извршува како механичар кој работи во гаража. Го прашав Киртли за борбеното чувство што го имав од очај од чадот и надежта за фузија делови што се склопуваат.

„Когнитивната дисонанца на понекогаш она што го гледаме во светот и она што можеме да го изградиме овде е прилично екстремна“, рече Киртли.

„Пред 20 години бевме помалку оптимисти за фузијата“. Но сега, неговите очи светат додека ме шета низ лабораторијата. „Многу се возбудувам. Станувам многу - можете да кажете - добивам многу енергија“.

И други млади научници се исто така возбудени за фузијата. На почетокот на неделата кога ја посетив, Киртли беше на конференцијата на Одделот за физика на плазма на Американското здружение за физика и даваше говор.

„На крајот од мојот разговор, излегов и имаше 30 или 40 луѓе кои дојдоа со мене, а во ходникот, само час и половина разговаравме за индустријата“, рече тој. „Возбудата беше огромна. И многу од тоа беше со помладите инженери и научници кои се или матуранти или постдоктори, или во првите 10 години од нивната кариера, кои се навистина возбудени за она што го прави приватната индустрија“.