Миллиардер доллардың арқасында ядролық синтез жаңа дәуірге қадам басты

3 жылы Билл Гейтс пен Джефф Безос сияқтылардан 2021 миллиард доллардан астам қаражат жинап, синтезді әзірлеушілер бұл көміртекті нөлдік қуат көзі онжылдықта шындыққа айналуы мүмкін деп сендіреді.

Ядролық синтез масштабта жұмыс істей алатыны анық - жұлдыздарға қараңыз. 70 жыл бойы физиктер сол жұлдыздық қуатты термоядролық реакторлар түріндегі бөтелкеге ​​құюды армандады, олар электр желісін күнді жарқырататын бірдей шексіз, нөлдік көміртегі реакцияларымен қуаттайды. Бұл Қасиетті Граил 20 немесе 30 жыл қалды деп бұрыннан жарнамаланған, бірақ фьюжн жанкүйерлері сенімнен бас тартудан бас тартты. Және жақсы себеппен. Термоядролық синтез (сутегі атомдарын гелийге біріктіру) нөлдік балқу қаупі бар шексіз нөлдік көміртекті электр қуатын уәде етеді және ыдыраумен жұмыс істейтін қолданыстағы атом электр станцияларымен байланысты радиоактивті қалдықтардың ешқайсысы (уран атомдарының кішірек элементтерге бөлінуі). 

Бұл арман Mithril Capital компаниясының негізін қалаушы (миллиардер Питер Тильмен бірге) Аджай Роянды шабыттандырды, ол 2013 жылы «қайталанатын импульстік қуат» машинасының прототипін құрастыру үшін Wash штатындағы Helion Energy Редмондқа алғаш рет 2 миллион доллар инвестициялады. Содан бері Mithril Helion-ға инвестиция салды, оның ішінде оның соңғы 500 миллион доллары (компанияны 3 миллиард долларға бағалады) - егер компанияның жетінші прототипі күткендей жұмыс істейтін болса, 1.7 миллиард долларға көп болады деп уәде берді. Helion раундын Y Combinator компаниясынан Сэм Альтман басқарды. 

2021 жыл термоядролық қаржыландыру үшін де, болжамдар үшін де үлкен жыл болды, өйткені әзірлеушілер машиналарының келесі айналымын қаржыландыру үшін 3 миллиард доллардан астам қаражат жинады, ал кейбіреулері енді бес жыл ішінде коммерциялық тұрғыдан тиімді синтезді уәде етеді. Роян фьюжнге көбірек көңіл бөлгеніне қуанышты; «Әрине, 2021 жыл Google аналитикасына сәйкес синтез үшін бетбұрыс болуы мүмкін, бірақ нақты бетбұрыс он жыл бұрын қуат электроникасы шекті межеден өткен кезде болды». 

Бас директор Дэвид Киртли Helion артындағы бастапқы ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар федералды зертханаларда жүргізілгенін түсіндіреді, олардан Helion 2013 жылы айналдырылды. Федералдық ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық бюрократиядан босатылған Helion содан бері бірінен соң бірі жаңа прототиптерді жасап жатыр. «Стартап менталитетінің болуы жақсы емес, бұл талап. және біз басынан бастап не нәрсеге назар аудардық», - дейді Киртли.

2020 жылы Helion Трента деп аталатын алтыншы реактордың прототипін аяқтады. Қазір ол жетінші, Polaris құрастыруда, ал сегізінші Antares жобасын жасап жатыр, Киртли оны қажет ететіннен көп энергия шығаратын бірінші термоядролық термоядролық болғысы келеді. Жылдам итерациямен қатар Helion жергілікті тәжірибенің пайдасын көреді. Бұл Polaris машинасын Эвереттте, Вашингтонда, Boeing-тің ең ірі зауыттарының жанында жасайды, мұнда олар келісімшарттық инженерлер мен дәлдік өндірушілердің қолайлы экожүйесін пайдалана алады. Киртлидің айтуынша, олар таңғы уақыттарын өңдеумен, жүйелерді жаңартумен және конденсаторларды қуаттандырумен өткізеді. «Күнде түстен кейін сағат 3-де біз фьюжн жасай бастаймыз».

Гелионның тәсілін түсіну үшін алдымен екі жолақ магниттің оң полюстерін күштеп біріктіруге тырысқанда пайда болатын магниттік серпілісті қарастырыңыз. Бұл ауа жастығында жүзу үшін магниттік итеруді пайдаланатын Жапонияның әйгілі оқ-дәрі пойыздары сияқты «mag-lev» технологиясына мүмкіндік беретін принцип. 

Фьюжн зерттеушілері ондаған жылдар бойы әлемдегі ең күшті электромагниттерді ойлап табуға тырысты, олардың көмегімен олар магнит өрістері соншалықты күшті реакция камераларын жасайды, олар оң зарядталған протондардың инъекцияланған ағынын плазма шарына соншалықты ыстық етіп қысып, біріктіреді. гелий. 

Гелионның жаңа жүйесінде синтез реакцияларында бөлінетін энергия үздіксіз оның магниттік оқшаулау өрісіне қарсы итеріп отырады, бұл кері итермелейді — тербелістерді тудырады («поршень сияқты», - дейді Киртли), ол Helion реактордан тікелей тартып алатын электр тогын тудырады. . (Толығырақ ақпарат алу үшін Фарадейдің индукция заңын оқыңыз.) 

Митрильдік Роян Гелионның тікелей электр энергиясын өндіру әдісінің ең үлкен тартымдылығы оның қарапайымдылығын айтады. Басқа термоядролық тәсілдер суды қайнату және дәстүрлі атом электр станцияларындағы сияқты электр энергиясын өндіретін бу турбиналарын қуаттандыру үшін жылу өндіруге бағытталған. «Біз мұны бу турбиналары немесе салқындату мұнараларысыз жасай аламыз. Біз электр станциясынан құтыламыз». 

Әрине, Киртли, әсіресе оның агрессивті кестесіне қатысты фьюжн скептицизмін түсінеді. Ол транзисторларды ойлап тапқанға дейін магнитті оқшаулауда үлкен жетістіктерге жеткен (токамак деп аталатын пончик тәрізді реакторларды жасау үшін ресейлік ғалымдармен жарысқан) 1960 жылдардағы ұлттық зертханалардағы ғалымдардың шабыттандырған синтез саласындағы мансабын бастады. Бірақ Киртли ерте тәсілдерді анықтағаннан кейін сенімін жоғалтты, ол коммерциялық шешімді алу үшін жеткілікті жылдам дами алмады - сондықтан ол электромагниттермен басқарылатын плазмалық ағындарды пайдалана отырып, ғарыш кемесінің жетілдірілген қозғалтқышы бойынша жұмыс істеуге кірісті. Ол Helion технологиясын коммерцияландыруға көмектесу үшін 2008 жылы бұл салаға оралды. 

Уақыт өте келе ол зауытта синтездік генераторлар жасауды көздейді. Контейнер өлшеміндегі үш блокқа оралған 50 мВт масштабты жүйе 40,000 10 үйді қуаттайды. «XNUMX жылдан кейін бізде коммерциялық электр энергиясы сатылатын болады, әрине». 

Бұл Хелионды Бостонда орналасқан Commonwealth Fusion Systems компаниясымен бәсекеге түсіреді, MIT-тің спин-офф, ол инвесторлардан 1.8 миллиард доллар жинады, соның ішінде Билл Гейтс пен Джордж Сорос. Бас директор Боб Мумгаард 6 жылдан кейін жұмыс істейтін реакторға ие болатындығын айтты. Оның оптимизмі Достастық елдерінің сирек кездесетін жер барий мыс оксидінен жасалған асқын өткізгіштермен жасалған жаңа электромагниттерді сәтті жазғы сынағымен толықтырды. 

Мумгаардтың айтуынша, бұл өте қуатты магниттер Достастыққа пончик тәрізді «токамак» реакторын құрудың біршама дәстүрлі біріктіру тәсілін жетілдіруге мүмкіндік береді, оны Мумгаард «үлкен магниттік бөтелке» деп атайды, мұнда қуатты магнит өрістері 100 миллион градустық плазманың шарларын басқарады — « жұлдызды заттар». 

Дүние жүзінде шамамен 150 токамак бар; Ең үлкені Францияда ITER деп аталатын халықаралық консорциуммен 30 миллиард долларға салынып жатыр. Көлемі баскетбол алаңындай болатын 20,000 2035 тонналық машина XNUMX жылға дейін аяқталады деп жоспарлануда. 

Бірақ Мумгаард Commonwealth Fusion бағдарламасы ITER-ді ол аяқталмай тұрып ескіртуге ниетті. Оның шеті сирек жер барий мыс тотығымен (aka ReBCO) жасалған «жоғары температура» асқын өткізгіштерді қолдануда. 

Асқын өткізгіштер электр тогын іс жүзінде нөлдік шығынмен жылжытады (мысалы, мысқа қарағанда әлдеқайда тиімді). Және олар қуатты электромагниттерді жасаудың кілті. Достастық өзінің магниттерін арнайы барий мыс оксиді таспасының көмегімен (VHS кассетасындағы таспа сияқты) жасау арқылы ITER-де болжанған магнит өрістерінен күштірек, бірақ масштабтың 1/20 бөлігінде магнит өрістеріне қол жеткізе алатынын анықтады. 

ITER-дің негізгі магниттері (соленоидтар деп аталады) салмағы 400 тоннаға жуық болады және 12 тесладан күшті өрістерге қол жеткізеді, ал Достастық әрқайсысы 15 км ReBCO жұқа пленка таспасын қолданатын 300 тонналық магниттерді қарастырады, бұл 20 тесла шығарады (салыстыру үшін, магниттік-резонанстық томографиялық аппарат 1.5 тесла жасайды). 

«Бұл термоядролық құрылғының құлпын ашады», - дейді Мумгаард. Өткен жазда CES магниттерді сынап көрді және оны синтез ғылымының іс жүзінде аяқталғанын және реакторды құру ғана қалғанын «дәлел» деп жариялады. «Біз материалды жақсы түсінеміз және мұны үш жылда жасай аламыз деп ойлаймыз», - дейді Мумгаард. «2030 жылға қарай біз желідегі синтезді көреміз». 

CES өзінің синтездік машинасын Массачусетс штатындағы 47 акр алаңға салуды жоспарлап отыр және қазірдің өзінде мыңдаған шақырым ReBCO лентасын алу үшін жұмыс істеп жатыр. Сирек жердің қолжетімділігі синтезді шығаруда шектеуші фактор болуы мүмкін бе? Мумгаард жоқ дейді. «Фьюжн зауытында жел турбинасына қарағанда сирек кездесетін жер азырақ болады. Fusion сізге өндіруге немесе соруға қажет ресурс туралы емес. Бұл технология туралы». 

Бірден көп фьюжн жеңімпазына орын болуы керек. Басқа көшбасшыларға Канадада орналасқан және Джефф Безос қолдау көрсеткен General Fusion кіреді, ол биыл 130 миллион доллар жинады. Фьюжн ойынындағы басқа көрнекті миллиардерлер - Сан-Диегода орналасқан General Atomics компаниясына иелік ететін Нил мен Линден Блу, олар ондаған жылдар бойы DOE атынан зерттеу токамактарын басқарған және биыл ITER-ге өзінің токамак электромагниттерінің ішектерін жеткізген — 1,000 тонналық орталық соленоид. Соңғы онжылдықта 1 миллиард долларға тәжірибе жасап, пандемия кезінде 130 миллион доллар жинаған Калифорнияның TAE Energy компаниясы бар.

Fusion технологиясы мемлекет қаржыландыратын зертханаларда басталуы мүмкін, бірақ оның жемісі жеке қаржыландыруға сүйенуі керек. Вашингтондағы Hogan Lovells серіктестігінің серіктесі Эми Романың айтуынша, қазір белгісіз Build Back Better заң жобасында жетілдірілген ядролық энергия үшін 875 миллион доллар болатын еді, бірақ әзірге бұл салаға жаңа реакторды демонстрациялау кеңсесін ашуға тура келеді. Жақында қабылданған «Инфрақұрылым туралы» заңмен қаржыландырылған Энергетика министрлігі. Нөлдік көміртекті ядролық энергия президент Байденнің федералды үкіметтің энергияны 2030 жылға қарай сатып алуын «таза-нөлге» теңестіруді талап ететін жуырдағы жарлығынан да пайда көреді. 

Аты аңызға айналған технологиялық инвестор, Commonwealth Fusion қолдаушысы Стив Джурветсон 25 жыл бұрын фьюжндық зерттеулерге алғашқы чек жазған, бұл ұзақ уақытқа кейінге қалдырылған арман жақын арада шындыққа айналады деп таң қалды. «Бұған дейін қарсылық білдірушілер көп. Сонда олар бұл анық деп айтады». 

Митрильдің Ройанның айтуынша, ол синтез нақты болған кезде әлем қаншалықты басқаша болатынын қарастыру үшін өз құрылымын түзету үшін қазірдің өзінде жұмыс істеп жатыр - «Суды тұщыландыру және тыңайтқыш өндіру мүмкіндіктері туралы ойланыңыз. Бұл бір түнде су экономикасын, демек, ауыл шаруашылығының экономикасын түбегейлі өзгертеді ». Мұның бәрі адамзат жолының бір бөлігі, дейді ол, «Мальтустың ақымақ болғанын дәлелдеу». 

КӨБІРЕК ФОРБАЛАРДАНЖаңа ядролық: 600 миллион долларлық Fusion Energy Unicorn Күнді қалай жеңуді жоспарлайдыBy Кристофер Хельман
КӨБІРЕК ФОРБАЛАРДАНИранның Сүлейманиді өлтірген америкалық жыртқыш ұшқышсыз ұшқышсыз ұшқышсыз миллиардерлер.By Дениз Чам