Milijardierių dolerių kurstoma branduolinė sintezė įžengia į naują amžių

3 m. surinkę daugiau nei 2021 milijardus dolerių iš tokių kaip Billas Gatesas ir Jeffas Bezosas, sintezės kūrėjai tvirtina, kad šis anglies dioksido neišskiriantis energijos šaltinis gali tapti realybe per dešimtmetį.

Akivaizdu, kad branduolių sintezė gali veikti dideliu mastu – tiesiog pažiūrėkite į žvaigždes. Fizikai 70 metų svajojo išpilstyti tą žvaigždžių energiją į branduolių sintezės reaktorius, kurie elektros tinklą varytų tomis pačiomis beribėmis, nulinės anglies reakcijomis, kurios priverčia šviesti saulę. Ilgą laiką buvo skelbiama, kad šis Šventasis Gralis liko tik 20 ar 30 metų, tačiau sintezės gerbėjai atsisakė atsisakyti tikėjimo. Ir dėl geros priežasties. Sintezija (vandenilio atomų suskaidymas į helią) žada beribę nulinės anglies energijos su nuline lydymosi rizika ir beveik jokių radioaktyviųjų atliekų, susijusių su esamomis branduolinėmis elektrinėmis, kurios veikia dalijimosi būdu (urano atomų padalijimas į smulkesnius elementus). 

Svajonė įkvėpė Ajay Royan, Mithril Capital įkūrėją (kartu su milijardieriumi Peteriu Thieliu), kuris 2013 m. pirmą kartą investavo 2 mln. USD į Redmond, Vašingtone įsikūrusią „Helion Energy“, kad ši galėtų sukurti „pasikartojančios impulsinės galios“ mašinos prototipą. Nuo to laiko Mithril investavo į Helioną, įskaitant pastarąjį 500 mln. Heliono raundą vedė Samas Altmanas iš Y Combinator. 

2021-ieji buvo svarbūs ir sintezės finansavimui, ir prognozėms, nes kūrėjai surinko daugiau nei 3 mlrd. USD, kad finansuotų kitą savo mašinų etapą, o kai kurie dabar žada komerciškai perspektyvią branduolių sintezę vos per penkerius metus. Royanas džiaugiasi matydamas, kad sintezė sulaukia daugiau dėmesio; „Žinoma, 2021 m. gali būti lūžio taškas sintezei, remiantis Google analitika, tačiau tikrasis lūžis įvyko prieš dešimtmetį, kai galios elektronika peržengė slenkstį. 

Generalinis direktorius Davidas Kirtley paaiškina, kad pradinis „Helion“ tyrimų ir plėtros darbas buvo atliktas federalinėse laboratorijose, iš kurių „Helion“ buvo sukurta 2013 m. Išlaisvinta iš federalinės MTEP biurokratijos, „Helion“ nuo tada vieną po kito kuria naujus prototipus. „Startup mentalitetas nėra malonus, tai yra reikalavimas. ir į ką sutelkėme dėmesį nuo pat pradžių“, – sako Kirtley.

2020 m. „Helion“ užbaigė savo šeštąjį reaktoriaus prototipą, pavadintą Trenta. Šiuo metu ji stato septintą „Polaris“, o jau projektuoja aštuntąjį „Antares“, kurią Kirtley ketina tapti pirmąja sintezės mašina, kuri išeikvoja daugiau energijos nei sunaudoja. Greta greito iteracijos „Helion“ naudojasi vietine patirtimi. „Polaris“ mašina statoma Everete, Vašingtone, netoli didžiausių „Boeing“ gamyklų, kur jie gali išnaudoti svetingą sutartinių inžinierių ir tiksliųjų gamintojų ekosistemą. Kirtley sako, kad jie rytą praleidžia tvarkydami, atnaujindami sistemas ir įjungdami kondensatorius. „Kiekvieną popietę 3 val. pradedame sintezę.

Norėdami suprasti Heliono požiūrį, pirmiausia apsvarstykite magnetinį atstūmimą, kuris atsiranda, kai bandote sujungti dviejų strypų magnetų teigiamus polius. Tai yra principas, leidžiantis „mag-lev“ technologijoms, tokioms kaip garsieji Japonijos kulkų traukiniai, kurie naudoja magnetinį atstūmimą plūduriuoti ant oro pagalvės. 

Branduolinės sintezės tyrinėtojai dešimtmečius siekė sukurti stipriausius pasaulyje elektromagnetus, su kuriais jie sukonstruoja reakcijos kameras, kurių magnetiniai laukai yra tokie stiprūs, kad galėtų talpinti ir suspausti įpuršktą teigiamai įkrautų protonų srautą į plazmos rutulį, kuris yra toks karštas, kad susilieja. helis. 

Naujoje Helion sistemoje sintezės reakcijose išsiskirianti energija nuolat stumiasi į jo magnetinį sulaikymo lauką, kuris stumia atgal, sukeldamas svyravimus („kaip stūmoklis“, sako Kirtley), generuojančius elektros srovę, kurią Helion fiksuoja tiesiai iš reaktoriaus. . (Daugiau skaitykite apie Faradėjaus indukcijos įstatymą.) 

Royanas iš Mitrilo sako, kad bene didžiausia Helion tiesioginio elektros gamybos metodo trauka yra jo paprastumas. Kitais sintezės metodais siekiama generuoti šilumą, kad būtų galima užvirti vandenį ir maitinti garo turbinas, kurios gamina elektrą – kaip ir tradicinėse atominėse elektrinėse. „Galime tai padaryti be garo turbinų ar aušinimo bokštų. Atsikratome elektrinės“. 

Be abejo, Kirtley supranta sintezės skepticizmą, ypač dėl savo agresyvaus tvarkaraščio. Jis pradėjo savo karjerą branduolių sintezės srityje, įkvėptas septintojo dešimtmečio nacionalinių laboratorijų mokslininkų, kurie padarė didelę pažangą magnetinio izoliavimo srityje (konkuravo su Rusijos mokslininkais dėl spurgos formos reaktorių, vadinamų tokamakais), dar prieš išrandant tranzistorius. Tačiau Kirtley prarado tikėjimą po to, kai nusprendė, kad ankstyvieji metodai tiesiog negalėjo vystytis pakankamai greitai, kad duotų komercinį sprendimą – todėl jis pradėjo dirbti su pažangiu erdvėlaiviu, naudodamas elektromagnetais valdomus plazminius purkštukus. Jis grįžo į lauką 1960 m., kad padėtų komercializuoti Helion technologijas. 

Laikui bėgant jis numato gaminti sintezės generatorius gamykloje. 50 mw galingumo sistema, supakuota į tris gabenimo konteinerio dydžio įrenginius, aprūpintų 40,000 10 namų. „Po XNUMX metų tikrai parduosime komercinę elektrą. 

Dėl to Helionas lenktyniauja su Bostone įsikūrusia bendrove „Commonwealth Fusion Systems“ – MIT atšaka, kuri iš investuotojų, įskaitant Billą Gatesą ir George'ą Sorosą, surinko 1.8 mlrd. Generalinis direktorius Bobas Mumgaardas teigia, kad po 6 metų jie turės veikiantį reaktorių. Jo optimizmą skatina Sandraugos sėkmingai vasarą atliktas naujų elektromagnetų, pagamintų su superlaidininkais, pagamintais iš retųjų žemių bario vario oksido, bandymas. 

Mumgaardas sako, kad šie itin galingi magnetai leis Sandraugai patobulinti šiek tiek tradicinį sintezės metodą – sukurti spurgos formos „tokamako“ reaktorių, kurį Mumgaardas vadina „dideliu magnetiniu buteliu“, kuriame galingi magnetiniai laukai valdo 100 milijonų laipsnių plazmos rutulius. žvaigždžių daiktai“. 

Visame pasaulyje yra apie 150 tokamakų; didžiausią Prancūzijoje už 30 mlrd. dolerių stato tarptautinis konsorciumas ITER. 20,000 2035 tonų sverianti mašina, prilygstanti krepšinio arenai, turėtų būti baigta iki XNUMX m. 

Tačiau Mumgaardas ketina, kad „Commonwealth Fusion“ ITER pasentų dar net nebaigus. Jo kraštas yra naudojant „aukštos temperatūros“ superlaidininkus, pagamintus iš retųjų žemių bario vario oksido (dar žinomo kaip ReBCO). 

Superlaidininkai elektros srovę judina praktiškai be nuostolių (pavyzdžiui, daug efektyviau nei varis). Ir jie yra labai svarbūs gaminant galingus elektromagnetus. Sandrauga nustatė, kad gaminant savo magnetus naudojant specialią bario vario oksido juostą (kaip VHS kasetėje) galima pasiekti galingesnius magnetinius laukus, nei tikimasi ITER, bet 1/20 masto. 

Nors ITER pirminiai magnetai (vadinami solenoidais) svers apie 400 tonų ir jų laukai bus stipresni nei 12 teslų, Sandrauga ieško 15 tonų magnetų, kurių kiekvienas naudoja 300 km ReBCO plonasluoksnės juostos, kurios generuos 20 teslų (palyginimui, Magnetinio rezonanso aparatas atlieka 1.5 teslos). 

„Tai atrakina sintezės mašiną“, - sako Mumgaardas. Praėjusią vasarą CES išbandė magnetus ir paskelbė, kad tai „įrodymas“, kad sintezės mokslas dabar beveik baigtas ir belieka tik pastatyti reaktorių. „Mes gerai suprantame medžiagą ir manome, kad galime tai padaryti per trejus metus“, - sako Mumgaardas. „Iki 2030 m. matysime sintezę tinkle. 

CES ketina statyti savo sintezės įrenginį 47 akrų teritorijoje Masačusetse ir jau stengiasi gauti tūkstančius kilometrų ReBCO juostos. Ar retųjų žemių prieinamumas gali tapti ribojančiu veiksniu sintezės plėtrai? Ne, sako Mumgaardas. „Silimosi jėgainėje retųjų žemių elementų bus mažiau nei vėjo turbinoje. Sintezė – tai ne ištekliai, kuriuos reikia išgauti ar pumpuoti. Tai apie technologiją. 

Turėtų būti vietos daugiau nei vienam sintezės nugalėtojui. Tarp kitų lyderių yra Kanadoje įsikūrusi „General Fusion“, kurią remia Jeffas Bezosas, šiemet surinkęs 130 mln. Kiti žymūs sintezės žaidimo milijardieriai yra Nealas ir Lindenas Blue, kuriems priklauso San Diege įsikūrusi bendrovė „General Atomics“, kuri dešimtmečius DOE vardu eksploatavo tyrimų tokamaką ir šiais metais perdavė ITER savo tokamako elektromagnetus. 1,000 tonų centrinis solenoidas. Ir yra Kalifornijos TAE Energy, kuri pastarąjį dešimtmetį eksperimentavo su 1 milijardu dolerių ir pandemijos metu surinko 130 milijonų dolerių.

Fusion technologija galėjo pradėti veikti vyriausybės finansuojamose laboratorijose, tačiau jos vaisius turės pasikliauti privačiu finansavimu. Amy Roma, Hogan Lovells Vašingtone, Kolumbijos apygardoje, partnerė, teigia, kad šiuo metu nežinioje esančioje „Build Back Better“ įstatymo projekte būtų buvę numatyti 875 mln. Energetikos departamentas, finansuojamas pagal neseniai priimtą Infrastruktūros įstatymą. Nulinės anglies atominės energijos gamybai taip pat būtų naudingas neseniai priimtas prezidento Bideno vykdomasis įsakymas, raginantis iki 2030 m. federalinės vyriausybės energijos pirkimus sumažinti iki nulio. 

Legendinis technologijų investuotojas Steve'as Jurvetsonas, „Commonwealth Fusion“ rėmėjas, prieš 25 metus parašęs savo pirmąjį patikrinimą dėl sintezės tyrimų, beveik svaigsta, kad ši ilgai atidėta svajonė netrukus gali tapti realybe. „Kol tai nebus padaryta, yra daug prieštaravimų. Tada jie sako, kad tai akivaizdu. 

Mithril's Royan sako, kad jau dirba, kad pakoreguotų savo sistemą, kad suprastų, kaip kitaip atrodys pasaulis, kai sintezė bus tikra – „Pagalvokite apie vandens gėlinimo ir trąšų gamybos galimybes. Tai per naktį iš esmės pakeičia vandens ekonomiką, taigi ir žemės ūkio ekonomiką. Jis sako, kad visa tai yra žmonijos kelio dalis, siekiant įrodyti, kad Malthusas buvo idiotas. 

DAUGIAU NUO FORBŲNaujoji branduolinė energija: kaip 600 milijonų dolerių vertės sintezės energijos vienaragis planuoja įveikti saulės energijąBy Christopheris Helmanas
DAUGIAU NUO FORBŲRamūs milijardieriai už Amerikos drono plėšrūno, kuris nužudė Irano SoleimaniBy Denizas Šamas