Vizitând Helion Energy când regiunea Seattle era acoperită de fum

Joi, 20 octombrie, am făcut o excursie de reportaj la Everett, Washington, pentru a o vizita Helion Energy, un startup de fuziune care a strâns aproape 600 de milioane de dolari de la o mulțime de investitori relativ cunoscuți din Silicon Valley, inclusiv Peter Thiel și Sam Altman. Mai are angajamente de 1.7 miliarde de dolari dacă atinge anumite ținte de performanță.

Deoarece fuziunea nucleară are potențialul de a produce cantități nelimitate de energie curată fără a genera deșeuri nucleare de lungă durată, este adesea numită „Sfântul Graal” al energiei curate. Sfântul Graal rămâne însă evaziv, deoarece recrearea fuziunii pe pământ într-un mod care generează mai multă energie necesară pentru a aprinde reacția și care poate fi susținută pentru o perioadă lungă de timp a rămas până acum de neatins. Dacă am reuși doar să comercializăm fuziunea aici pe pământ și la scară, toate problemele noastre energetice ar fi rezolvate, spun susținătorii fuziunii. 

Fuziunea este, de asemenea, la orizont de zeci de ani, abia la îndemână, aparent ferm înrădăcinată într-o tehno-utopie care există doar în romanele fantasy științifico-fantastice.

Dar vizitarea spațiului enorm de lucru și a laboratorului Helion Energy a scos ideea fuziunii din complet fantastic și în potențial real pentru mine. Desigur, „potențial real” nu înseamnă că fuziunea va fi o sursă de energie viabilă din punct de vedere comercial, care va alimenta casa ta și computerul meu anul viitor. Dar nu se mai simte ca să zbori cu o navă spațială către Pluto.

În timp ce mă plimbam prin clădirile masive Helion Energy din Everett, una complet operațională și una încă în construcție, am fost surprins de felul în care arăta totul în zilele noastre. Echipamente de construcții, mașini, cabluri de alimentare, bancuri de lucru și nenumărate piese componente cu aspect de navă spațială sunt peste tot. Se execută planuri. Sunt construite și testate mașini cu aspect străin.

Pentru angajații Helion Energy, construirea unui dispozitiv de fuziune este treaba lor. A merge la birou în fiecare zi înseamnă a pune partea A în partea B și în partea C, să te joci cu acele părți, să le testezi și apoi să le pui cu mai multe piese, să le testezi, să le desfaci, poate când ceva nu funcționează bine, și apoi puneți-l din nou împreună până când o face. Și apoi trecerea la partea D și partea E.

Data vizitei mele este relevantă și pentru această poveste, deoarece a adăugat un al doilea strat de ciudat-devine-real călătoriei mele de raportare. 

Pe 20 octombrie, regiunea Seattle Everett a fost acoperită de niveluri periculoase de fum de incendiu. Indicele de calitate a aerului pentru Everett a fost 254, ceea ce îl face cea mai proastă calitate a aerului din lume la acel moment, conform IQ Air.

„Câteva incendii care ardeau în nordul Cascadelor au fost alimentate de condițiile meteorologice calde, uscate și cu vânt. Vânturile de est au aprins incendiile și au condus fumul rezultat spre vest, spre Everett și regiunea Seattle. Christi Chester Schroeder, mi-a spus managerul științei calității aerului de la IQAir North America.

Încălzirea globală ajută la alimentarea acestor incendii, Denise L. Mauzerall, mi-a spus un profesor de inginerie de mediu și afaceri internaționale la Princeton.

„Schimbările climatice au contribuit la temperaturile ridicate și condițiile uscate care au predominat în nord-vestul Pacificului în acest an”, a spus Mauzerall. „Aceste condiții meteorologice, exacerbate de schimbările climatice, au crescut probabilitatea și severitatea incendiilor, care sunt responsabile pentru calitatea extrem de proastă a aerului.”

Era atât de rău încât Helion le spusese tuturor angajaților săi să stea acasă pentru prima dată. Conducerea a considerat că este prea periculos să le ceară să-și părăsească casele.

Circumstanțele vizitei mele au pus la cale o bătălie incomodă. Pe de o parte, am avut un nou sentiment de speranță despre posibilitatea energiei de fuziune. În același timp, mă luptam în interior cu un sentiment profund de groază față de starea lumii.

Nu am fost singura care simte greutatea momentului. „Este foarte neobișnuit” Chris Pihl, co-fondator și director de tehnologie la Helion, a spus despre fum.

Pihl a lucrat la fuziune de aproape două decenii. A văzut că evoluează din domeniul fizicienilor academicieni într-un domeniu urmărit îndeaproape de reporteri și strângând miliarde de investiții. Oamenii care lucrează la fuziune au devenit niște copii cool, eroi defavorizați. Pe măsură ce colectiv depășim orice speranță realistă de a rămâne în limitele vizate de 1.5 grade de încălzire și pe măsură ce cererea globală de energie continuă să crească, fuziunea este soluția care uneori pare singura soluție.

„Este mai puțin o activitate academică, o căutare altruistă și, în acest moment, cred că se transformă într-un joc de supraviețuire, cu felul în care merg lucrurile”, mi-a spus Pihl, în timp ce stăteam în birourile goale ale Helion, uitându-ne la un zid de fum gri. „Deci este necesar. Și mă bucur că atrage atenția.”

CEO și co-fondator David Kirtley m-a plimbat prin vastul spațiu de laborator unde Helion lucrează la construirea de componente pentru sistemul său de generația a șaptea, Polaris. Fiecare generație a dovedit o combinație de fizică și inginerie necesară pentru a duce la bun sfârșit abordarea specifică a fuziunii a lui Helion. Prototipul din a șasea generație, Trenta, a fost finalizat în 2020 și s-a dovedit capabil să atingă 100 de milioane de grade Celsius, o piatră de hotar cheie pentru a demonstra abordarea Helion.

Polaris este menit să demonstreze, printre altele, că poate obține energie electrică netă - adică să genereze mai mult decât consumă - și a început deja proiectarea sistemului de generația a opta, care va fi primul său sistem de calitate comercială. Scopul este de a demonstra că Helion poate produce electricitate din fuziune până în 2024 și de a avea energie în rețea până la sfârșitul deceniului, mi-a spus Kirtley.

O parte din fezabilitatea transportului energiei de fuziune la rețeaua de electricitate din Statele Unite depinde de factori pe care Helion nu îi poate controla - stabilirea proceselor de reglementare cu Comisia de Reglementare Nucleară și procesele de licențiere pentru a obține aprobările necesare pentru interconectarea rețelei, un proces pe care Kirtley a fost spus poate varia de la câțiva ani până la zece ani. Deoarece există atât de multe obstacole de reglementare necesare pentru a conecta fuziunea în rețea, Kirtley a spus că se așteaptă ca primii lor clienți plătitori să fie probabil clienți privați, cum ar fi companiile de tehnologie care au centre de date avide de energie, de exemplu. Lucrul cu companiile de utilități va dura mai mult.

O parte a sistemului Polaris care arată poate cea mai de altă lume pentru un expert non-fuziune (ca mine) Testul injectorului Polaris, care este modul în care combustibilul pentru reactorul de fuziune va intra în dispozitiv.

Probabil că cea mai cunoscută metodă de fuziune implică un tokamak, un dispozitiv în formă de gogoașă care folosește magneți foarte puternici pentru a ține plasma acolo unde poate avea loc reacția de fuziune. Un proiect internațional de fuziune colaborativă, numit ITER („calea” în latină), construiește un tokamak masiv în sudul Franței pentru a dovedi viabilitatea fuziunii.

Helion nu construiește un tokamak. Acesta construiește un dispozitiv lung și îngust numit Field Reversed Configuration, sau FRC, iar următoarea versiune va avea o lungime de aproximativ 60 de picioare.

Combustibilul este injectat în rafale mici și scurte la ambele capete ale dispozitivului, iar un curent electric care curge într-o buclă limitează plasma. Magneții se declanșează secvențial în impulsuri, trimițând plasmele la ambele capete trăgând una spre alta cu o viteză mai mare de un milion de mile pe oră. Plasmele se ciocnesc una de cealaltă în camera centrală de fuziune, unde se îmbină pentru a deveni o plasmă densă super fierbinte care atinge 100 de milioane de grade Celsius. Aici are loc fuziunea, generând energie nouă. Bobinele magnetice care facilitează compresia plasmei recuperează și energia care este generată. O parte din acea energie este reciclată și folosită pentru a reîncărca condensatorii care au alimentat inițial reacția. Energia suplimentară suplimentară este electricitatea care poate fi utilizată.  

Kirtley compară pulsația mașinii lor de fuziune cu un piston.

„Îți comprim combustibilul, arde foarte fierbinte și foarte intens, dar doar pentru puțin. Iar cantitatea de căldură eliberată în acel mic puls este mai mult decât un foc mare care este aprins tot timpul”, mi-a spus el. „Și pentru că este un impuls, pentru că este doar un mic impuls de mare intensitate, puteți face acele motoare mult mai compacte, mult mai mici”, ceea ce este important pentru a reduce costurile.

Ideea de fapt nu este nouă. A fost teoretizat în anii 1950 și 60, a spus Kirtley. Dar nu a fost posibil să se execute până când nu au fost dezvoltate tranzistori și semiconductori moderni. Atât Pihl, cât și Kirtley s-au uitat la fuziune mai devreme în cariera lor și nu au fost convinși că este viabilă din punct de vedere economic până când au ajuns la acest design FRC. 

Un alt șanț de străbătut: acest design folosește un combustibil foarte rar. Combustibilul pentru abordarea lui Helion este deuteriul, un izotop al hidrogenului care este destul de ușor de găsit, și heliul trei, care este un tip foarte rar de heliu cu un neutron în plus.

„Obișnuiam să spunem că a trebuit să mergi în spațiul cosmic pentru a obține heliu trei pentru că era atât de rar”, a spus Kritley. Pentru a permite extinderea mașinii lor de fuziune, Helion dezvoltă, de asemenea, o modalitate de a produce heliu trei cu fuziune.

Nu există nicio îndoială că Helion are o mulțime de pași și procese și obstacole de reglementare înainte de a putea aduce energie curată nelimitată în lume, așa cum își propune să facă. Dar felul în care te simți când te plimbi într-o unitate enormă de laborator larg deschisă - cu unele dintre cele mai mari ventilatoare de tavan pe care le-am văzut vreodată - pare posibil într-un mod pe care nu l-am simțit niciodată înainte. Ieșind înapoi în fum în acea zi, am fost atât de recunoscător că am acea doză de speranță.

Dar majoritatea oamenilor nu făceau tururi la laboratorul Helion Energy în acea zi. Majoritatea oamenilor stăteau blocați înăuntru sau se expuneau în pericol afară, incapabili să vadă orizontul, incapabili să vadă un viitor în care construirea unei mașini de fuziune este o muncă care este executată ca un mecanic care lucrează într-un garaj. L-am întrebat pe Kirtley despre sentimentul de luptă pe care l-am avut de disperare din cauza fumului și speranță la asamblarea pieselor de fuziune.

„Disonanța cognitivă a ceea ce vedem în lume și a ceea ce putem construi aici este destul de extremă”, a spus Kirtley.

„Acum douăzeci de ani, eram mai puțin optimiști în ceea ce privește fuziunea.” Dar acum, ochii lui strălucesc în timp ce mă plimbă prin laborator. „Sunt foarte entuziasmat. Devin foarte – vă puteți da seama – sunt foarte plin de energie.”

Alți tineri oameni de știință sunt, de asemenea, încântați de fuziune. La începutul săptămânii când am fost în vizită, Kirtley a fost la conferința Departamentului de Fizică a Plasmei a Societății Americane de Fizică, ținând un discurs.

„La sfârșitul discuției, am plecat și au venit 30 sau 40 de oameni cu mine, iar pe hol, am vorbit doar o oră și jumătate despre industrie”, a spus el. „Emoția a fost uriașă. Și o mare parte a fost cu ingineri și oameni de știință mai tineri, care sunt fie studenți absolvenți, fie postdoctorali, fie în primii 10 ani ai carierei lor, care sunt cu adevărat încântați de ceea ce face industria privată.”