Alimentată de dolari miliardari, fuziunea nucleară intră într-o nouă eră

După ce au strâns peste 3 miliarde de dolari în 2021 de la Bill Gates și Jeff Bezos, dezvoltatorii de fuziune insistă că această sursă de energie cu zero carbon ar putea deveni realitate într-un deceniu.

Este clar că fuziunea nucleară poate funcționa la scară - doar uită-te la stele. Timp de 70 de ani, fizicienii au visat să îmbutelieze acea putere stea sub formă de reactoare de fuziune care să alimenteze rețeaua electrică cu aceleași reacții nelimitate, cu zero carbon, care fac soarele să strălucească. Acest Sfânt Graal a fost mult timp anunțat ca fiind la doar 20 sau 30 de ani distanță, dar fanii fuziunii au refuzat să renunțe la credință. Și din motive întemeiate. Fuziunea (zdrobirea atomilor de hidrogen în heliu) promite o energie electrică nelimitată cu zero carbon, cu zero risc de topire și practic niciunul dintre deșeurile radioactive asociate cu centralele nucleare existente care funcționează prin fisiune (diviziunea atomilor de uraniu în elemente mai mici). 

Visul l-a inspirat pe Ajay Royan, cofondatorul Mithril Capital (împreună cu miliardarul Peter Thiel), care în 2013 a investit pentru prima dată 2 milioane de dolari în Helion Energy din Redmond, Washington, astfel încât să poată construi un prototip de mașină de „putere repetitivă a impulsurilor”. De atunci, Mithril a investit în Helion, inclusiv recenta sa rundă de 500 de milioane de dolari (evaluând compania la 3 miliarde de dolari) – cu promisiunea de a avea 1.7 miliarde de dolari în plus dacă al șaptelea prototip al companiei funcționează conform speranței. Runda lui Helion a fost condusă de Sam Altman de la Y Combinator. 

Anul 2021 a fost unul important atât pentru finanțarea fuziunii, cât și pentru previziuni, deoarece dezvoltatorii au strâns peste 3 miliarde de dolari pentru a-și finanța următoarea rundă de mașini – unii promițând acum fuziune viabilă din punct de vedere comercial în doar cinci ani. Royan este fericit să vadă că fuziunea primește mai multă atenție; „Desigur, 2021 poate fi un punct de cotitură pentru fuziune, conform Google Analytics, dar adevăratul punct de cotitură a avut loc acum un deceniu, când electronicele de putere au depășit un prag.” 

CEO-ul David Kirtley explică că munca inițială de cercetare și dezvoltare din spatele Helion a fost realizată în laboratoare federale, din care Helion a fost smuls în 2013. Eliberat de birocrația federală de cercetare și dezvoltare, Helion a construit noi prototipuri unul după altul de atunci. „Mentalitatea de startup nu este plăcut să ai, este o cerință. și pe ce ne-am concentrat de la început”, spune Kirtley.

În 2020, Helion și-a finalizat al șaselea prototip de reactor, numit Trenta. Acum construiește un al șaptelea, Polaris, în timp ce îl proiectează deja pe cel de-al optulea, Antares, despre care Kirtley intenționează să fie prima mașină de fuziune care a eliberat vreodată mai multă energie decât are nevoie. Pe lângă iterația rapidă, Helion beneficiază de expertiza locală. Construiește mașina Polaris în Everett, Washington, lângă cele mai mari fabrici Boeing, unde pot beneficia de un ecosistem primitor de ingineri contractuali și producători de precizie. Kirtley spune că ei petrec diminețile schimbând, actualizând sistemele și pornind condensatori. „În fiecare după-amiază, la ora 3, începem să facem fuziune.”

Pentru a înțelege abordarea lui Helion, luați în considerare mai întâi repulsia magnetică care apare atunci când încercați să forțați polii pozitivi ai doi magneți bară împreună. Este principiul care permite tehnologia „mag-lev” precum celebrele trenuri glonț din Japonia, care utilizează repulsia magnetică pentru a pluti pe o pernă de aer. 

De zeci de ani, cercetătorii în fuziune au căutat să creeze cei mai puternici electromagneți din lume, cu ajutorul cărora creează camere de reacție cu câmpuri magnetice atât de puternice încât pot conține și comprima un flux injectat de protoni încărcați pozitiv într-o bilă de plasmă atât de fierbinte încât se topesc în heliu. 

În noul sistem al lui Helion, energia eliberată în reacțiile de fuziune se împinge în mod continuu împotriva câmpului său magnetic de reținere, care se împinge înapoi - provocând oscilații („ca un piston”, spune Kirtley) care generează un curent electric, pe care Helion îl captează direct din reactor. . (Pentru mai multe, citiți despre legea inducției lui Faraday.) 

Royan din Mithril spune că poate cea mai mare atracție a metodei de generare directă a energiei electrice a lui Helion este simplitatea acesteia. Alte abordări de fuziune urmăresc să genereze căldură, pentru a fierbe apa și a alimenta turbinele cu abur, care produc energie electrică - ca la centralele nucleare tradiționale. „O putem face fără turbine cu abur sau turnuri de răcire. Scăpăm de centrală.” 

Cu siguranță, Kirtley înțelege scepticismul fuziunii, mai ales în ceea ce privește programul său agresiv. El și-a început cariera în domeniul fuziunii, inspirat de oamenii de știință de la laboratoarele naționale în anii 1960 care au făcut progrese mari în izolarea magnetică (concurând cu oamenii de știință ruși pentru a concepe reactoare în formă de gogoși numite tokamak) chiar înainte de inventarea tranzistoarelor. Dar Kirtley și-a pierdut încrederea după ce a stabilit că abordările timpurii pur și simplu nu au putut evolua suficient de repede pentru a produce o soluție comercială – așa că a început să lucreze la propulsia avansată a navei spațiale folosind jeturi de plasmă controlate de electromagneți. S-a întors pe teren în 2008 pentru a ajuta la comercializarea tehnologiei Helion. 

În timp, el își propune să producă generatoare de fuziune într-o fabrică. Un sistem de scară de 50 mw, împachetat în trei unități de marimea containerelor maritime, ar alimenta 40,000 de case. „În 10 ani vom avea electricitate comercială de vânzare, cu siguranță.” 

Asta îl pune pe Helion într-o concurență cu Commonwealth Fusion Systems din Boston, un spin-off al MIT, care a strâns 1.8 miliarde de dolari de la investitori, inclusiv Bill Gates și George Soros. CEO Bob Mumgaard spune că vor avea un reactor funcțional în 6 ani. Optimismul său este susținut de testul de vară de succes al Commonwealth-ului asupra noilor electromagneți proiectați cu supraconductori fabricați din oxid de cupru de bariu de pământuri rare. 

Mumgaard spune că acești magneți super-alimentați vor permite Commonwealth-ului să-și perfecționeze abordarea de fuziune oarecum mai tradițională de construire a unui reactor „tokamak” în formă de gogoașă, pe care Mumgaard îl numește „sticlă magnetică mare” în care câmpurile magnetice puternice controlează bile de plasmă de 100 de milioane de grade - „ chestii vedete.” 

Există aproximativ 150 de tokamak în întreaga lume; cel mai mare este în construcție în Franța pentru 30 de miliarde de dolari de către un consorțiu internațional numit ITER. Aparatul de 20,000 de tone, de dimensiunea unei arene de baschet, este programat să fie finalizat până în 2035. 

Dar Mumgaard intenționează ca Commonwealth Fusion să facă ITER să devină învechit înainte de a fi chiar finalizat. Marginea sa este în aplicarea supraconductoarelor „de temperatură înaltă” realizate cu oxid de cupru de bariu de pământuri rare (alias ReBCO). 

Supraconductorii deplasează curentul electric cu pierderi practic zero (mult mai eficient decât cuprul, de exemplu). Și sunt cheia pentru a face electromagneți puternici. Commonwealth-ul a descoperit că, făcând magneții săi folosind o bandă specială de oxid de cupru de bariu (cum ar fi banda găsită într-o casetă VHS), poate obține câmpuri magnetice mai puternice decât cele anticipate la ITER, dar la o scară de 1/20. 

În timp ce magneții primari ai ITER (numiți solenoizi) vor cântări aproximativ 400 de tone și vor atinge câmpuri mai puternice de 12 tesla, Commonwealth-ul urmărește magneți de 15 tone, fiecare folosind 300 km de bandă cu peliculă subțire ReBCO, care va genera 20 tesla (pentru comparație, un aparatul de imagistică prin rezonanță magnetică are 1.5 tesla). 

„Acest lucru deblochează mașina de fuziune”, spune Mumgaard. CES a testat magneții vara trecută și a declarat că este „dovada” că știința fuziunii era acum practic completă și tot ce mai rămâne este să construim reactorul. „Înțelegem bine materialul și credem că putem face acest lucru în trei ani”, spune Mumgaard. „Până în 2030 vom vedea fuziunea pe rețea.” 

CES urmează să-și construiască mașina de fuziune pe un amplasament de 47 de acri din Massachusetts și lucrează deja pentru a obține mii de kilometri de bandă ReBCO. Ar putea disponibilitatea pământurilor rare să devină un factor limitativ în lansarea fuziunii? Nu, spune Mumgaard. „O centrală de fuziune va avea mai puține pământuri rare decât o turbină eoliană. Fusion nu se referă la o resursă pe care trebuie să o extrageți sau să o pompați. Este vorba despre o tehnologie.” 

Ar trebui să existe loc pentru mai mult de un câștigător al fuziunii. Alți lideri includ General Fusion, cu sediul în Canada și susținut de Jeff Bezos, care a strâns 130 de milioane de dolari în acest an. Alți miliardari noti din jocul de fuziune sunt Neal și Linden Blue, care dețin General Atomics cu sediul în San Diego, care de zeci de ani a operat un tokamak de cercetare în numele DOE și care anul acesta a livrat ITER măruntaiele electromagneților săi tokamak - un solenoid central de 1,000 de tone. Și există TAE Energy of California, care a experimentat cu 1 miliard de dolari în ultimul deceniu și a strâns 130 de milioane de dolari în timpul pandemiei.

Tehnologia de fuziune poate să fi început în laboratoarele finanțate de guvern, dar fructificarea sa va trebui să se bazeze pe finanțare privată. Amy Roma, partener la Hogan Lovells din Washington, DC, spune că proiectul de lege Build Back Better, aflat acum în limb, ar fi inclus 875 de milioane de dolari pentru nuclearul avansat, dar, deocamdată, industria va trebui să se mulțumească cu un nou birou de demonstrație a reactoarelor avansate în cadrul programului. Departamentul de Energie, finanțat de recentul Act de Infrastructură. Nucleul cu zero carbon ar beneficia, de asemenea, de recentul ordin executiv al președintelui Biden care cere ca achizițiile de energie ale guvernului federal să fie „net-zero” până în 2030. 

Legendarul investitor în tehnologie Steve Jurvetson, un susținător al Commonwealth Fusion care și-a scris primul cec pentru cercetarea fuziunii în urmă cu 25 de ani, este aproape amețit că acest vis amânat de mult ar putea deveni în curând realitate. „Sunt o mulțime de critici până se termină. Apoi ei spun că este evident.” 

Royan de la Mithril spune că lucrează deja pentru a-și ajusta cadrul pentru a lua în considerare cât de diferit va arăta lumea atunci când fuziunea este reală - „Gândiți-vă la oportunitățile pentru desalinizarea apei și producția de îngrășăminte. Acest lucru modifică fundamental economia apei peste noapte și, prin urmare, economia agriculturii.” Totul face parte din calea umanității, spune el, „de a continua să dovedească că Malthus a fost un idiot”. 

MAI MULTE DIN FORBENoul nuclear: cum un unicorn cu energie de fuziune de 600 de milioane de dolari plănuiește să bată solarulBy Christopher Helman
MAI MULTE DIN FORBEMiliardarii liniștiți din spatele dronei Predator a Americii care l-a ucis pe Soleimani din IranBy Deniz Çam