Потакнута доларима милијардера, нуклеарна фузија улази у ново доба

Пошто су прикупили више од 3 милијарде долара 2021. од Билла Гатеса и Јеффа Безоса, програмери фузије инсистирају на томе да би овај извор енергије без угљеника могао бити реалност у року од једне деценије.

Јасно је да нуклеарна фузија може да функционише у великим размерама - само погледајте звезде. Већ 70 година физичари су сањали о флаширању те звездане снаге у облику фузионих реактора који би напајали електричну мрежу истим неограниченим реакцијама без угљеника које чине да сунце сија. Овај Свети грал се дуго рекламирао као да је удаљен само 20 или 30 година, али фанови фузије одбијају да се одрекну вере. И то са добрим разлогом. Фузија (разбијање атома водоника у хелијум) обећава неограничену електричну енергију без угљеника са нултим ризиком од топљења и готово никакав радиоактивни отпад повезан са постојећим нуклеарним електранама које раде на фисији (цепање атома уранијума на мање елементе). 

Сан је инспирисао Ајаиа Роиана, суоснивача Митхрил Цапитал-а (са милијардером Питером Тилом), који је 2013. године први уложио 2 милиона долара у Хелион Енерги из Редмонда у Вашингтону како би могао да направи прототип машине са „понављајућим импулсима“. Митхрил је од тада улагао у Хелион, укључујући његову недавну рунду од 500 милиона долара (у којој се компанија процењује на 3 милијарде долара) — уз обећање од 1.7 милијарди долара више ако седми прототип компаније буде функционисао како се очекивало. Хелионову рунду је водио Сем Алтман из И Цомбинатора. 

Година 2021. била је велика и за финансирање фузије и за прогнозе, јер су програмери прикупили више од 3 милијарде долара за финансирање своје следеће рунде машина — од којих неке сада обећавају комерцијално одрживу фузију за само пет година. Ројан је срећан што види како фузија добија више пажње; „Свакако, 2021. може бити прекретница за фузију према Гоогле аналитици, али права прекретница догодила се пре деценију када је енергетска електроника прешла праг. 

Извршни директор Дејвид Киртли објашњава да је почетни рад на истраживању и развоју иза Хелион-а обављен у савезним лабораторијама, од којих је Хелион издвојен 2013. Ослобођен федералне бирократије за истраживање и развој, Хелион је од тада градио нове прототипове један за другим. „Менталитет стартапа није лепо имати, то је услов. и оно на шта смо се фокусирали од почетка“, каже Киртли.

Хелион је 2020. завршио свој шести прототип реактора, назван Трента. Сада гради седми, Поларис, док већ дизајнира осми, Антарес, за који Киртли намерава да буде прва фузиона машина икада која производи више енергије него што узима. Поред брзе итерације, Хелион има користи од локалне експертизе. Гради Поларис машину у Еверету, Вашингтон, у близини највећих Боингових фабрика, где могу да користе екосистем добродошлице инжењера и произвођача прецизних производа. Киртлеи каже да проводе јутра петљајући, ажурирајући системе и напајајући кондензаторе. „Свако поподне у 3 часова почињемо да радимо фузију.

Да бисте разумели Хелионов приступ, прво размотрите магнетно одбијање које се јавља када покушате да натерате позитивне полове два магнета са шипкама заједно. То је принцип који омогућава „маг-лев“ технологију попут познатих јапанских возова метака, који користе магнетно одбијање да лебде на ваздушном јастуку. 

Истраживачи фузије деценијама покушавају да осмисле најјаче електромагнете на свету, помоћу којих конструишу реакционе коморе са толико јаким магнетним пољима да могу да садрже и компримују убризгани ток позитивно наелектрисаних протона у куглу плазме тако вруће да се стапају у хелијум. 

У Хелионовом новом систему, енергија ослобођена у реакцијама фузије непрекидно се гура према свом магнетном заштитном пољу, које се гура назад — изазивајући осцилације („као клип“, каже Киртлеи) које стварају електричну струју, коју Хелион хвата директно из реактора. . (За више, прочитајте Фарадејев закон индукције.) 

Ројан од Митрила каже да је можда највећа атракција Хелионовог метода директне производње електричне енергије његова једноставност. Други приступи фузији имају за циљ да генеришу топлоту, како би прокували воду и покренули парне турбине, које производе електричну енергију — као у традиционалним нуклеарним електранама. „Можемо то учинити без парних турбина или расхладних торњева. Отарасимо се електране.” 

Наравно, Киртли разуме скептицизам фузије, посебно у вези са његовим агресивним распоредом. Започео је своју каријеру у области фузије, инспирисан научницима из националних лабораторија 1960-их који су направили велики напредак у магнетном задржавању (такмичећи се са руским научницима да осмисле реакторе у облику крофне зване токамакс) чак и пре проналаска транзистора. Али Киртли је изгубио веру након што је одредио ране приступе једноставно није могао да се развије довољно брзо да би донео комерцијално решење - па је почео да ради на напредном погону свемирског брода користећи плазма млазове контролисане електромагнетима. Вратио се на терен 2008. како би помогао у комерцијализацији Хелионове технологије. 

Временом он предвиђа производњу фузионих генератора у фабрици. Систем скале од 50 мв, спакован у три јединице величине бродског контејнера, напајао би 40,000 домова. „За 10 година имаћемо комерцијалну струју за продају, сигурно. 

То ставља Хелион у трку са Цоммонвеалтх Фусион Системс са седиштем у Бостону, спиноффом МИТ-а, који је прикупио 1.8 милијарди долара од инвеститора, укључујући Била Гејтса и Џорџа Сороша. Извршни директор Боб Мумгард каже да ће реактор који ради за 6 година. Његов оптимизам је подстакнут успешним летњим тестом Комонвелта нових електромагнета конструисаних са суперпроводницима направљеним од ретке земље баријум бакар-оксида. 

Мумгаард каже да ће ови магнети са супер погоном омогућити Цоммонвеалтх-у да усаврши свој нешто традиционалнији приступ фузији изградње реактора у облику крофне „токамак“, који Мумгаард назива „великом магнетном боцом“ у којој моћна магнетна поља контролишу кугле од 100 милиона степени плазме – „ звездане ствари.” 

Постоји отприлике 150 токамака широм света; највећи је у изградњи у Француској за 30 милијарди долара од стране међународног конзорцијума под називом ИТЕР. Машина од 20,000 тона, величине кошаркашке арене, требало би да буде завршена до 2035. године. 

Али Мумгард намерава да Цоммонвеалтх Фусион учини ИТЕР застарелим пре него што буде завршен. Његова предност је у примени суперпроводника „високе температуре“ направљених од ретког земног баријум-бакарног оксида (ака РеБЦО). 

Суперпроводници покрећу електричну струју са готово нултим губицима (много ефикасније од бакра, на пример). И они су кључни за прављење моћних електромагнета. Цоммонвеалтх је открио да прављењем својих магнета помоћу посебне траке од баријум-бакар оксида (попут траке која се налази у ВХС касети) може постићи магнетна поља снажнија од оних предвиђених на ИТЕР-у, али на 1/20 скале. 

Док ће примарни магнети ИТЕР-а (названи соленоиди) тежити око 400 тона и постићи поља јачина од 12 тесла, Цоммонвеалтх разматра магнете од 15 тона, од којих сваки користи 300 км РеБЦО танкофилмске траке, који ће генерисати 20 тесла (за поређење, машина за магнетну резонанцу ради 1.5 тесла). 

„Ово откључава машину за фузију“, каже Мумгаард. ЦЕС је прошлог лета тестирао магнете и прогласио то „доказом“ да је наука о фузији сада практично завршена и да је све што је преостало је да се изгради реактор. „Добро разумемо материјал и мислимо да то можемо да урадимо за три године“, каже Мумгард. „До 2030. видећемо фузију на мрежи. 

ЦЕС је спреман да изгради своју машину за фузију на локацији од 47 хектара у Масачусетсу и већ ради на набавци хиљада километара РеБЦО траке. Може ли доступност ретких земаља да постане ограничавајући фактор у увођењу фузије? Не каже Мумгаард. „Фузионо постројење ће имати мање ретких земаља него ветротурбина. Фузија није у вези са ресурсом који треба да копате или пумпате. Ради се о технологији.” 

Требало би да има места за више од једног победника фузије. Међу осталим лидерима је Генерал Фусион, са седиштем у Канади и подржан од Џефа Безоса, који је ове године прикупио 130 милиона долара. Други значајни милијардери у игри фузије су Нил и Линден Блу, који поседују компанију Генерал Атомицс са седиштем у Сан Дијегу, која је деценијама управљала истраживачким токамаком у име ДОЕ, и која је ове године испоручила ИТЕР-у црева својих токамак електромагнета — централни соленоид од 1,000 тона. А ту је и ТАЕ Енерги из Калифорније, која је експериментисала са милијардом долара у протеклој деценији и прикупила 1 милиона долара током пандемије.

Технологија фузије је можда почела у лабораторијама које финансира влада, али њено остварење мораће да се ослања на приватно финансирање. Ејми Рома, партнер у Хоган Ловеллс-у у Вашингтону, каже да би сада у неизвесности рачун Буилд Бацк Беттер укључивао 875 милиона долара за напредну нуклеарну енергију, али ће за сада индустрија морати да се задовољи са новом канцеларијом за демонстрацију напредних реактора у оквиру Одељење за енергетику, финансирано недавно усвојеним Законом о инфраструктури. Нуклеарна нуклеарна енергија такође би имала користи од недавне извршне наредбе председника Бајдена која позива да набавка енергије савезне владе буде „нето нула“ до 2030. 

Легендарни технолошки инвеститор Стив Јурветсон, подржавалац Цоммонвеалтх Фусион-а који је написао свој први чек за истраживање фузије пре 25 година, готово је збуњен да би овај дуго одлагани сан могао ускоро постати стварност. „Постоји много замерника док се то не заврши. Онда кажу да је то очигледно.” 

Митрилов Ројан каже да већ ради на прилагођавању свог оквира како би размотрио како ће свет изгледати другачије када фузија буде стварна – „Размислите о могућностима за десалинизацију воде и производњу ђубрива. Ово суштински мења економију воде преко ноћи, а тиме и економију пољопривреде." Све је то део пута човечанства, каже он, „да стално доказује да је Малтус био идиот“. 

ВИШЕ ОД ФОРБАНова нуклеарна енергија: Како Уницорн вредан 600 милиона долара фузионе енергије планира да победи соларнуBy Цхристопхер Хелман
ВИШЕ ОД ФОРБАТихи милијардери иза америчког дрона Предатор који је убио иранског СулејманијаBy Дениз Цам