Apsilankymas Helion Energy, kai Sietlo regionas buvo apgaubtas dūmais

Ketvirtadienį, spalio 20 d., aš išvykau į reportažinę kelionę į Everetą, Vašingtoną Heliono energijasintezės startuolis, surinkęs beveik 600 mln. USD iš daugybės gana gerai žinomų Silicio slėnio investuotojų, įskaitant Peterį Thielį ir Samą Altmaną. Ji turi dar 1.7 mlrd. USD įsipareigojimų, jei pasieks tam tikrus veiklos tikslus.

Kadangi branduolių sintezė gali pagaminti neribotą kiekį švarios energijos, nesukeldama jokių ilgalaikių branduolinių atliekų, ji dažnai vadinama švarios energijos „šventuoju graliu“. Tačiau Šventasis Gralis lieka sunkiai pasiekiamas, nes iki šiol nepavyko atkurti sintezės žemėje tokiu būdu, kuris generuotų daugiau energijos, reikalingos reakcijai įžiebti ir kuri gali būti palaikoma ilgą laiką. Jei mums pavyktų komercializuoti sintezę čia, žemėje ir dideliu mastu, visos mūsų energijos problemos būtų išspręstos, sako sintezės šalininkai. 

Branduolinė sintezė taip pat buvo horizonte dešimtmečius, tiesiog nepasiekiama, atrodo, tvirtai įsitvirtinusi technoutopijoje, kuri egzistuoja tik mokslinės fantastikos fantastiniuose romanuose.

Tačiau apsilankymas didžiulėje Helion Energy darbo vietoje ir laboratorijoje suprato, kad sintezės idėja iš visiškai fantastiško ir į potencialiai realią man. Žinoma, „potencialiai tikras“ nereiškia, kad sintezė kitais metais bus komerciškai perspektyvus energijos šaltinis, aprūpinantis jūsų namus ir mano kompiuterį. Tačiau jau nebe toks jausmas, kaip skristi erdvėlaiviu į Plutoną.

Kai vaikščiojau per didžiulius Helion Energy pastatus Everete, vienas visiškai veikiantis, o kitas vis dar statomas, nustebau, kaip viskas atrodė kasdieniškai. Visur yra statybinė įranga, mašinos, maitinimo laidai, darbastaliai ir daugybė kosminį laivą primenančių dalių. Planai vykdomi. Konstruojamos ir testuojamos laukiškai svetimos išvaizdos mašinos.

„Helion Energy“ darbuotojams sintezės įrenginio kūrimas yra jų darbas. Kasdien eiti į biurą reiškia sudėti A dalį į B dalį ir C dalį, tvarkytis su tomis dalimis, jas išbandyti, tada įdėti daugiau dalių, išbandyti jas, išardyti tas dalis, galbūt, kai kažkas neveikia, ir vėl sudėkite, kol tai padarys. Ir tada pereikite prie D ir E dalių.

Mano apsilankymo data taip pat yra svarbi šiai istorijai, nes ji į mano reportažinę kelionę įnešė dar vieną keisto-tampa-realumo sluoksnį. 

Spalio 20 d. Sietlo Evereto regioną apėmė pavojingi gaisrų dūmai. Evereto oro kokybės indeksas buvo 254, todėl tuo metu tai buvo prasčiausia oro kokybė pasaulyje. „IQAir“.

„Keli šiaurinėse kaskadose degantys miškų gaisrai buvo kurstomi dėl šiltų, sausų ir vėjuotų oro sąlygų. Rytų vėjai pakurstė gaisrus, o susidariusius dūmus nukreipė į vakarus link Evereto ir Sietlo regiono. Christi Chester Schroeder, man pasakė „IQAir North America“ oro kokybės mokslo vadovas.

Visuotinis atšilimas padeda pakurstyti šiuos gaisrus, Denise L. MauzerallPrinstono aplinkos inžinerijos ir tarptautinių reikalų profesorius man pasakė.

„Klimato kaita prisidėjo prie aukštų temperatūrų ir sausų sąlygų, kurios šiais metais vyravo Ramiojo vandenyno šiaurės vakaruose“, – sakė Mauzerallas. „Šios oro sąlygos, kurias pablogino klimato kaita, padidino gaisrų tikimybę ir stiprumą, o tai lemia itin prastą oro kokybę.

Buvo taip blogai, kad Helionas pirmą kartą liepė visiems savo darbuotojams likti namuose. Vadovybė manė, kad pernelyg pavojinga prašyti jų palikti savo namus.

Mano vizito aplinkybės sukėlė nepatogią kovą. Viena vertus, aš turėjau naują viltį dėl sintezės energijos galimybės. Tuo pačiu metu viduje kovojau su gilia baime dėl pasaulio padėties.

Ne aš vienas jaučiau akimirkos svorį. "Tai labai neįprasta" Chrisas Pihlas, vienas iš Helion įkūrėjų ir vyriausiasis technologijų pareigūnas, sakė apie dūmus.

Pihlas jau beveik du dešimtmečius dirba sintezės srityje. Jis matė, kad iš fizikų akademikų srities ji išsivystė į sritį, kurią atidžiai seka žurnalistai ir renka milijardus investicijų. Žmonės, dirbantys su sinteze, tapo šauniais vaikais, nepasiturinčiais herojais. Kol mes kartu pranokstame bet kokią realią viltį išlaikyti numatytą 1.5 laipsnio atšilimą ir pasauliniam energijos poreikiui toliau didėjant, sintezė yra namų valdymas, kuris kartais atrodo kaip vienintelis sprendimas.

„Tai mažiau akademinis siekis, altruistinis siekis ir, manau, šiuo metu, atsižvelgiant į tai, kaip viskas vyksta, virsta labiau išgyvenimo žaidimu“, – pasakojo Pihlas, kai sėdėjome tuščiuose Helion biuruose ir žiūrėjome į pilkų dūmų siena. "Taigi tai būtina. Ir aš džiaugiuosi, kad tai sulaukia dėmesio“.

Generalinis direktorius ir vienas iš įkūrėjų Davidas Kirtley vedžiojo mane po didžiulę laboratorijos erdvę, kurioje Helion dirba kurdamas komponentus savo septintos kartos sistemai „Polaris“. Kiekviena karta įrodė tam tikrą fizikos ir inžinerijos derinį, kurio reikia norint įgyvendinti specifinį Helion požiūrį į sintezę. Šeštosios kartos „Trenta“ prototipas buvo baigtas 2020 m. ir įrodė, kad jis gali pasiekti 100 milijonų laipsnių Celsijaus, o tai yra esminis Helion metodo patvirtinimo etapas.

„Polaris“, be kita ko, turi įrodyti, kad gali pasiekti grynosios elektros energijos, ty gaminti daugiau, nei sunaudoja, ir jau pradėjo kurti savo aštuntos kartos sistemą, kuri bus pirmoji komercinio lygio sistema. Tikslas yra parodyti, kad Helionas gali pagaminti elektros energiją iš branduolių sintezės iki 2024 m., o iki dešimtmečio pabaigos elektros energija bus prijungta prie tinklo, sakė Kirtley.

Kai kurios galimybės gauti branduolių sintezės energiją į elektros tinklą Jungtinėse Valstijose priklauso nuo veiksnių, kurių Helion negali kontroliuoti – reguliavimo procesų su Branduolinės energetikos reguliavimo komisija ir licencijavimo procesų, kad gautų reikiamus tinklų sujungimo patvirtinimus, procesas, kurį Kirtley atliko. gali svyruoti nuo kelerių metų iki dešimties metų. Kadangi yra tiek daug reguliavimo kliūčių, reikalingų norint, kad sintezė būtų prijungta prie tinklo, Kirtley teigė, kad tikisi, kad pirmieji mokantys klientai greičiausiai bus privatūs klientai, pavyzdžiui, technologijų įmonės, turinčios energijos ištroškusius duomenų centrus. Darbas su komunalinėmis įmonėmis užtruks ilgiau.

Viena „Polaris“ sistemos dalis, kuri ne sintezės ekspertui (kaip aš) atrodo bene anapusiškai, yra „Polaris“ purkštuko testas, tai yra, kaip branduolių sintezės reaktoriaus kuras pateks į įrenginį.

Ko gero, geriausiai žinomas sintezės metodas apima tokamaką – spurgos formos įtaisą, kuris naudoja itin galingus magnetus, kad išlaikytų plazmą, kur gali įvykti sintezės reakcija. Tarptautinis bendradarbiavimo sintezės projektas, vadinamas ITER („kelias“ lotynų kalba), stato didžiulį tokamaką Pietų Prancūzijoje, kad įrodytų sintezės gyvybingumą.

Helionas nestato tokamako. Jis kuria ilgą siaurą įrenginį, vadinamą Field Reversed Configuration arba FRC, o kita versija bus apie 60 pėdų ilgio.

Degalai įpurškiami trumpais mažytėmis pliūpsniais abiejuose prietaiso galuose, o elektros srovė, tekanti kilpa, riboja plazmą. Magnetai šaudo nuosekliai impulsais, siųsdami abiejuose galuose esančias plazmas šaudamos viena į kitą didesniu nei vieno milijono mylių per valandą greičiu. Plazmos susilieja viena į kitą centrinėje sintezės kameroje, kur susilieja ir tampa itin karšta, tankia plazma, pasiekiančia 100 milijonų laipsnių Celsijaus. Čia vyksta sintezė, generuojanti naują energiją. Magnetinės ritės, palengvinančios plazmos suspaudimą, taip pat atgauna generuojamą energiją. Dalis šios energijos yra perdirbama ir naudojama kondensatoriams, kurie iš pradžių maitino reakciją, įkrauti. Papildoma papildoma energija yra elektra, kurią galima naudoti.  

Kirtley lygina jų sintezės mašinos pulsavimą su stūmokliu.

„Suspaudžiate kurą, jis dega labai karštai ir labai intensyviai, bet tik šiek tiek. Ir šilumos kiekis, išsiskiriantis per tą mažą pulsą, yra daugiau nei didelis laužas, kuris visą laiką dega“, – pasakojo jis. "Ir kadangi tai yra impulsas, nes tai tik vienas mažas didelio intensyvumo impulsas, galite padaryti tuos variklius daug kompaktiškesnius, daug mažesnius", o tai svarbu siekiant sumažinti išlaidas.

Idėja iš tikrųjų nėra nauja. Kirtley sakė, kad tai buvo teoriškai sukurta šeštajame ir šeštajame dešimtmečiuose. Tačiau tai nebuvo įmanoma įvykdyti, kol nebuvo sukurti šiuolaikiniai tranzistoriai ir puslaidininkiai. Tiek Pihlas, tiek Kirtley į sintezę žiūrėjo anksčiau savo karjeros metu ir nebuvo įsitikinę, kad tai ekonomiškai perspektyvu, kol nepriėmė šio FRC dizaino. 

Kitas griovys, kurį reikia kirsti: Šiam dizainui naudojamas kuras, kuris yra labai retas. Heliono metodo kuras yra deuteris, vandenilio izotopas, kurį gana lengva rasti, ir helis trys, kuris yra labai retas helio tipas su vienu papildomu neutronu.

„Anksčiau turėdavome sakyti, kad norint gauti helio trijų, reikia eiti į kosmosą, nes tai buvo labai reta“, – sakė Kritley. Kad jų sintezės mašina būtų padidinta, Helion taip pat kuria būdą, kaip pagaminti helio tris su sinteze.

Neabejotina, kad „Helion“ turi atlikti daugybę žingsnių, procesų ir reguliavimo kliūčių, kad galėtų pristatyti pasauliui neribotą švarią energiją, kaip ir siekia. Tačiau tai, kaip jaučiasi vaikščiojant po didžiulę plačiai atvirą laboratoriją – su didžiausiais lubų ventiliatoriais, kokius aš kada nors mačiau – atrodo įmanoma taip, kaip niekada anksčiau nejaučiau. Tą dieną grįžęs į dūmus buvau toks dėkingas, kad turiu tokią vilties dozę.

Tačiau dauguma žmonių tą dieną neapkeliavo Helion Energy laboratorijos. Dauguma žmonių sėdėjo įstrigę viduje arba rizikuodami lauke, nematydami horizonto, nematydami ateities, kur sintezės mašinos kūrimas yra darbas, kuris atliekamas kaip mechanikas, dirbantis garaže. Paklausiau Kirtley apie siaubingą jausmą, kurį apėmė neviltis dėl dūmų ir vilties dėl surenkamų sintezės dalių.

„Pažintinis disonansas to, ką matome pasaulyje ir ką čia galime sukurti, yra gana ekstremalus“, – sakė Kirtley.

„Prieš dvidešimt metų mes buvome mažiau optimistiški dėl sintezės. Bet dabar jo akys švyti, kai jis vedžioja mane po laboratoriją. „Labai jaudinuosi. Galiu pasakyti, kad aš labai energingas.

Kiti jaunieji mokslininkai taip pat džiaugiasi sinteze. Savaitės pradžioje, kai aš lankiausi, Kirtley dalyvavo Amerikos fizikos draugijos plazminės fizikos departamento konferencijoje ir skaitė pranešimą.

„Pasibaigus pokalbiui, aš išėjau ir su manimi atėjo 30 ar 40 žmonių, o koridoriuje mes tik pusantros valandos kalbėjome apie pramonę“, – sakė jis. „Jaudulys buvo didžiulis. Daug kas nutiko jaunesniems inžinieriams ir mokslininkams, kurie yra magistrantai arba doktorantai, arba pirmuosius 10 savo karjeros metų, kurie tikrai džiaugiasi tuo, ką daro privati ​​pramonė.