Laborategi Nazionalak Fusio Nuklearra desblokeatzen du - Egiazko aurrerapena, Berritasun Legea edo biak?

Nuclear fusioa luzaroan izan da energia benetan garbiaren Grial Santua. Hidrogeno atomoen arteko hautsiak elektrizitate mugagabea agintzen du, zero karbono-igorpenarekin, hondakin erradioaktibo gutxirekin eta hondamendi hondamendirako aukera zerorekin. Baina mende erdi batez fusio-zientzialariek beren laserren indarrak eta beren eremu magnetikoen indarrak mugatuta egon dira, inoiz ez zuten asmatu atomoen apurketatik energia gehiago nola ateratzen zuten baino. Orain arte.

Gaur zientzialariek Pizte Instalazio Nazionala . Lawrence Livermore Laborategi Nazionala Kalifornian (LLNL) abendu hasieran, lehen aldiz, 1 baino gehiagoko energia irabazia lortu dutela agerian utzi dute, hau da, deuterio-tritio erregaiaren kapsularen barneko erreakzioetatik energia gehiago igortzen dela (2,000 megajoule). atalean jasotakoa baino 192 laser lehertu zutela.

Gauza handia da, merezi du ospatzea, baina ustekabeko ondorioa dela dio Debra Callahanek, LLNL fusio taldea duela gutxi utzi zuen plasma fisikariak startupean zuzendari zientifiko izateko. Energia Fokatua, planteamendua merkaturatzeko lanean ari dena dagoeneko.

Callahanek bazekien LLNL-k energia-irabazi garbia lortuko zuela iaz laser-energia-sarreraren %72ko energia-irteerara iritsi ostean. «Niretzat ez da sorpresa bat. Emandako ikusten ari ginen emaitzen bidea, gertatuko zen", dio. Laser potentzia apur bat gehiago behar zuten. Beraz, nola funtzionatzen du? Imajinatu zure esku ahurrean sartzen den urrezko zilindro huts bat. Hori deitzen da hohlraum. Hohlraum-aren barruan erregai kapsula txiki bat doa eta horren barruan deuterio eta tritio atomoak daude.

Urrea erabiltzen dute, munduko 173 laser indartsuenekin hohlraum-aren muturren batean lehertzen direnean sortzen diren erradiografiari eusten diotelako. Callahanek dio: "X izpien labe bat bezalakoa da", erregaia hainbeste konprimitzen duena, non kapsularen erdian dauden atomoen arteko fusioa pizten du. Fusioa erdigunetik uhin batean hedatzen da, bero izugarria igortzen du. Hori guztia segundo baten mila milioiren batean gertatzen da.

Zergatik utzi zuen Callahanek LLNL arrakasta lortzeko bidean zeudenean? Berak dioenez, National Ignition Facility ez da fusio-makina bat. Hohlraum-a bikaina da piztea frogatzeko, baina ez da nahitaez nahikoa eraginkorra pultsatuko fusio jarraitua egiteko ingeniaritzarako, hondar-laser energia galtzen baita urrea berotzean hidrogeno erregaia baino. Beraz, Focused Energy-n (bere babesa Prime Movers Lab Enpresa Elkarte Berriak) haien plana hohlraum baztertzea da eta horren ordez "disko zuzeneko" ikuspegia erabiltzea - ​​laserrak zuzenean erregai-kapsulan lehertzea (ikus eskema).

Oraindik ez dute frogatu funtzionatzen duenik, baina Callahanek ziur dago urte pare batean euren proiektu pilotuak 10 aldiz energia irabazia lortuko duela. Horren ondoren, bigarren planta batek 30x irabaziko du, eta 2030eko hamarkadaren amaieran lehen sorgailu komertziala izango zena izango da, espero dugu 100x energia-irabazia lortuko duela eta 10 erregai-kapsulak segundoro lehertzea.

Baina hor zegoen erronka berezi bat. 10 segundoko, bere makinak ia 900,000 kapsula erabiliko lituzke egunean. Hau ez da ikatza labe batean sartzea bezalakoa; kapsula bakoitza estandar zorrotzekin fabrikatu eta makinan denbora ezin hobean jaurti beharko litzateke.

***

Hori errealista al da? Fusioaren lehiakide batzuek ez dute uste. General Fusion Vancouver, Kanadako fusio-enpresa bat da, eta atzo bere mugarri propioa iragarri zuen. Bere planteamendua helburu-fusio magnetizatua deitzen da eta makina batean hidrogeno-plasma bola bat injektatzen dute makinan eta iman indartsuak erabiltzen dituzte pistoi mekanikoekin konprimitzen duten bitartean laserrekin baino eusteko. Greg Twinney zuzendari nagusiak espero du General Fusion Erresuma Batuan eraikitzen ari den planta pilotuak 2027an fusioa erakusteko, diseinu komertziala prest duela 2030eko hamarkadaren hasieran. "Horrelako albisteak ikusten ditugunean ez gara harritzen", dio. Baina LLNLren ikuspegia ezin da funtzionatzen duen fusio planta batera estrapolatu, hau da, General Fusion-ek (Jeff Bezos, Shopify-ren 300 milioi dolarrekin lagunduta).DENDA
Tobias Lutke zuzendari nagusiak eta Temasek, besteak beste) hasieratik abiatu ziren. "Egiten dugun guztia zentral komertzial batera bideratzen da", dio. "Zientzia-esperimentu batean funtzionatzen badu baina komertziala ez bada, ez zaigu hori interesatzen".

LLNL albisteak antzeko erantzuna sortu zuen Seattle-n oinarritutako fusio startupeko David Kirtley zuzendari nagusiak HelioiaPeter Thiel, Sam Altman, Dustin Moskovitz, Reid Hoffman eta Jeff Skoll magnate teknologikoen 600 milioi dolarrekin lagunduta. "Pozik gaude beren zientzia-mugarriak lortu dituztelako beren makina", dio Kirtleyk. Baina ez da mehatxatuta sentitzen "elektrizitatea egiteko diseinatu ez den ikerketa-gailu batek". Aitzitik, Helion-en 60 oineko luzera duen fusio-makinaren funtzionamenduak mutur bakoitzean plasma bolak injektatzen ditu, eremu magnetiko biziek kontrolatutako 100 milioi graduko erreakzio batean apurtuz. Helion-en sistema eleberrian, fusio-erreakzioetan askatzen den energia etengabe bultzatzen da bere edukitze-eremu magnetikoaren aurka, eta horrek atzera egiten du - oszilazio eraginez "pistoi bat bezala", dio Kirtleyk, korronte elektrikoa sortzen dutenak, Helionek erreaktoretik zuzenean harrapatzen duena. (Gehiago jakiteko, irakurri Faraday-ren indukzio legea.)

Helion bere 7. prototipoa eraikitzen ari da eta bere 8.a diseinatzen ari da, Kirtley-k espero du lehenengo fusio-sorgailu komertziala izatea - litekeena da hamarkada honen amaierarako sare elektrikora konektatua, dena ondo badoa. Berak dio erregulatzaile nuklear federalek beren makinak partikula azeleragailuen eta ospitaleetan erabiltzen diren irudi-makinen arau berberen menpe jarriko dituztela.

Eta beste enpresa asko daude fusioaren ikuspegirik finkatuena jarraitzen dutenak - Tokamak kontzeptua, plasma bolak erroskila huts baten itxura duen erreaktore-ganbera batean injektatzen dituena, eremu magnetiko indartsuek kontrolatuta. Commonwealth Fusion, MIT spin-off bat, tokamak perfekzionatu nahi du tenperatura ultra altuko material supereroaleak erabiliz, Bob Mumgaard zuzendari nagusiak hamarkadaren amaieran funtzionatzen duen fusio-gailu bat izatea ahalbidetuko duela uste du. Gauza bera gertatzen da San Diegon oinarritutako General Atomics-ekin (ezaguna Predator dronea asmatzeagatik), hamarkadak daramatza Energia Saileko tokamak ustiatzen eta makina berri bat diseinatzen ari da. GAk munduko iman indartsuena ere eraiki zuen, dudarik gabe, solenoide zentrala deritzona, munduko fusio-proiektu handienarentzat, alegia. 30 milioi dolar ITER eraikitzen ari dira Frantzian. Beste fusio startupek beren bidea badute ITER zaharkituta geratuko da hurrengo hamarkadaren batean amaitu baino lehen. Apustuak zabalduz, GAk (Neal Blue milioikarraren jabetzakoa) Savannah River National Lab-ekin lankidetza bat du laser bidezko fusio-makinetarako erregai-pelletak fabrikatzeko LLNR eta Focused Energy bezalakoak.

Fusioaren alorrean hitz egiten duzun norekin, aspaldian ezarritako fisio nuklear erreaktoreei egiten dizkieten kritikak berdinak dira. Fisio-erreakzioek (uranio aberastutako atomo handiak zatitzen direnean) hondakin erradioaktiboak sortzen dituzte, besteak beste, plutonioa eta aktinido arriskutsuak, armak erabil daitezkeen. Fusioa ez bezala, abiarazte zaila eta geldiarazteko erraza dena, fisio-erreakzioak abiarazte errazak eta geldiarazten zailak dira, hondamendi hondamendiak izateko arriskua sartuz. Diseinu berriagoak, adibidez Westinghouse AP1000 AEBetan eta Txinan eraikitzen ari diren fisio-erreaktoreak segurtasun pasiboko neurriak ditu eta ia urtze-froga dira.

***

Fisioa nahikoa dela uste dute ekintzaile atomiko batzuek. Bret Kugelmass, sortzailea eta zuzendari nagusia Azken Energia, duela bost urte abiatu zen munduko erreaktore nuklear eraginkorrena eta ekonomikoena asmatzea. Bere planteamenduarekin finkatu aurretik, Kugelmassek, gaur egun 36 urte ditu, industria nuklearreko ehunka aditu elkarrizketatu zituen (eta hitzaldiak bere Titans of Nuclear podcast-a) industriaren jakinduria kolektiboa biltzeko. Fusioaren epe luzerako etorkizunean sinesten duen arren, Kugelmassek zehaztu zuen erregai fosiletatik urruntzeko munduko apusturik onena fisio-erreaktore modularrak ahalik eta modu errazenean, merkeenean eta seguruenean eraikitzea dela. Houstonetik gertu duen lantegian, Last Energyk bere lehen presio-erreaktore txiki eta modularrak fabrikatzen ari da, erabilgarri dauden osagaiak erabiltzen dituztenak, dauden hornikuntza-kate nuklearren bidez sortutakoak, hamarkadetan zehar hobetu den teknologiarekin eta gehiagotan erabiltzen dena. 300 erreaktore baino gehiago mundu osoan.

Dagoeneko, Last Energyk bere 10 megawatt-eko 20 unitate saldu dizkio Poloniako bezero bati, beste bi Errumaniarentzat eta eskukada bat Britainia Handiarentzat. Kugelmassek dio bere jabetza intelektuala ez dagoela frogatutako osagaietan, denak nola elkartu baizik. Orain arte 24 milioi dolar bildu ditu zuzenduta Gigafund, eta Poloniako lehen erreaktoreak 2025ean martxan egotea espero du. Makinak finantzatzeko, Last Energyk epe luzerako elektrizitatea erosteko akordioak egiten ditu bezeroei hamarkada bat agintzen dietelarik merkatuko prezioen azpitik zero karbono nuklearra. "Inork atzetik ez zuen nitxo desiragarri bat moztu ahal izan genuen", dio Kugelmassek. "Eragiketa osoa kutxa beltza jarri genuen".

Fusioaren promesa erakargarria izan daitekeen arren, Kugelmassek bere bidea egiten badu, fisio finkatu eta fidagarriaren errealitate lehiakorrak oraindik bere lehengusu berria erortze teknologiko heroikoen zaborrontzira utz dezake - gogoratu Betamax, Google Glass eta New Coke?

FORBES GEHIAGOMiliardarioek bultzatuta, Fusio Nuklearra Aro Berri batean sartzen daBy Christopher HelmanFORBES GEHIAGONuklear Berria: 600 milioi dolar Fusion Energy Unicorn batek eguzkiari aurre egiteko asmoa duenBy Christopher HelmanFORBES GEHIAGOIrango Soleimani hil zuen Amerikako harrapari dronearen atzean dauden miliardario lasaiakBy Deniz Çam