يغذيها الملياردير دولار ، الاندماج النووي يدخل عصرًا جديدًا

بعد أن جمعوا أكثر من 3 مليارات دولار في عام 2021 من أمثال بيل جيتس وجيف بيزوس ، يصر مطورو الاندماج على أن مصدر الطاقة الخالي من الكربون يمكن أن يصبح حقيقة واقعة في غضون عقد من الزمن.

من الواضح أن الاندماج النووي يمكن أن يعمل على نطاق واسع - فقط انظر إلى النجوم. على مدار 70 عامًا ، كان الفيزيائيون يحلمون بتعبئة تلك الطاقة النجمية في شكل مفاعلات اندماجية من شأنها أن تزود الشبكة الكهربائية بنفس التفاعلات اللامحدودة الخالية من الكربون التي تجعل الشمس مشرقة. لطالما تم الإعلان عن هذه الكأس المقدسة على أنها مجرد 20 أو 30 عامًا ، لكن المعجبين بالاندماج رفضوا التخلي عن الإيمان. ولسبب وجيه. يعد الاندماج (تحطيم ذرات الهيدروجين معًا إلى الهيليوم) بقدرة كهربائية غير محدودة خالية من الكربون مع عدم وجود خطر الانصهار وتقريباً لا شيء من النفايات المشعة المرتبطة بمحطات الطاقة النووية الحالية التي تعمل عند الانشطار (تقسيم ذرات اليورانيوم إلى عناصر أصغر). 

ألهم الحلم أجاي رويان ، الشريك المؤسس لشركة Mithril Capital (مع الملياردير بيتر ثيل) ، الذي استثمر في عام 2013 مليوني دولار لأول مرة في شركة Helion Energy في ريدموند ، ومقرها واشنطن حتى يتمكن من بناء نموذج أولي لماكينة "قوة النبض المتكرر". استثمرت Mithril في Helion منذ ذلك الحين ، بما في ذلك جولتها الأخيرة التي تبلغ 2 مليون دولار (تقدر قيمة الشركة بـ 500 مليارات دولار) - مع وعد بمبلغ 3 مليار دولار إضافي إذا كان النموذج الأولي السابع للشركة يعمل على النحو المأمول. قاد جولة Helion سام التمان من Y Combinator. 

كان عام 2021 عامًا كبيرًا بالنسبة لكل من عمليات التمويل الاندماجية والتوقعات ، حيث جمع المطورون أكثر من 3 مليارات دولار لتمويل الجولة التالية من الآلات - مع بعض الوعد الآن بالانصهار القابل للتطبيق تجاريًا في غضون خمس سنوات فقط. رويان سعيد برؤية الاندماج يحظى باهتمام أكبر ؛ "بالتأكيد قد يكون عام 2021 نقطة تحول للاندماج وفقًا لتحليلات Google ، ولكن نقطة التحول الحقيقية حدثت قبل عقد من الزمان عندما تجاوزت إلكترونيات الطاقة عتبة". 

يشرح الرئيس التنفيذي ديفيد كيرتلي أن العمل الأولي للبحث والتطوير وراء Helion قد تم في المختبرات الفيدرالية ، والتي تم نسج Helion منها في عام 2013. بعد تحريرها من بيروقراطية البحث والتطوير الفيدرالية ، قامت Helion ببناء نماذج أولية جديدة واحدة تلو الأخرى منذ ذلك الحين. "عقلية الشركات الناشئة ليست لطيفة ، إنها مطلب. وما ركزنا عليه منذ البداية ، "يقول كيرتلي.

في عام 2020 ، أكملت Helion نموذج مفاعلها الأولي السادس ، الذي أطلق عليه اسم Trenta. تقوم الآن ببناء سابع ، Polaris ، بينما تصمم بالفعل الثامن ، Antares ، والتي تنوي Kirtley أن تكون أول آلة اندماج على الإطلاق تطلق طاقة أكثر مما تستهلكه. إلى جانب التكرار السريع ، تستفيد Helion من الخبرة المحلية. قامت ببناء آلة Polaris في Everett ، واشنطن ، بالقرب من أكبر مصانع Boeing ، حيث يمكنهم الاستفادة من نظام بيئي ترحيبي للمهندسين المتعاقدين ومصنعي الدقة. يقول كيرتلي إنهم يقضون الصباح في إصلاح وتحديث الأنظمة وتشغيل المكثفات. "بعد ظهر كل يوم في الساعة 3 مساءً ، نبدأ في الانصهار."

لفهم نهج هيليون ، ضع في اعتبارك أولاً التنافر المغناطيسي الذي يحدث عندما تحاول إجبار القطبين الموجبين لقضيب مغناطيسي معًا. إنه المبدأ الذي يمكّن تقنية "mag-lev" مثل قطارات الرصاصة الشهيرة في اليابان ، والتي تستخدم التنافر المغناطيسي لتطفو على وسادة من الهواء. 

سعى باحثو الاندماج لعقود إلى ابتكار أقوى مغنطيسات كهربائية في العالم ، والتي يصممون بها غرف تفاعل ذات مجالات مغناطيسية قوية جدًا بحيث يمكنها احتواء وضغط تيار محقون من البروتونات موجبة الشحنة في كرة من البلازما شديدة السخونة بحيث تندمج فيها. الهيليوم. 

في النظام الجديد لهيليون ، تدفع الطاقة المنبعثة في تفاعلات الاندماج إلى الخارج باستمرار ضد مجال الاحتواء المغناطيسي الخاص بها ، مما يؤدي إلى دفعها للخلف - مما يتسبب في حدوث تذبذبات ("مثل المكبس ،" كما يقول كيرتلي) التي تولد تيارًا كهربائيًا يلتقطه هيليون مباشرة من المفاعل . (لمزيد من المعلومات ، اقرأ عن قانون فاراداي للاستقراء.) 

يقول Royan of Mithril ربما يكون أكبر عامل جذب لطريقة توليد الكهرباء المباشر من Helion هو بساطتها. تهدف طرق الاندماج الأخرى إلى توليد الحرارة ، من أجل غلي الماء وتشغيل التوربينات البخارية ، التي تنتج الكهرباء - كما هو الحال في محطات الطاقة النووية التقليدية. يمكننا القيام بذلك بدون توربينات بخارية أو أبراج تبريد. نتخلص من محطة توليد الكهرباء ". 

من المؤكد أن كيرتلي يتفهم شكوك الاندماج ، خاصة حول جدوله الزمني الصارم. بدأ حياته المهنية في مجال الاندماج ، مستوحى من العلماء في المختبرات الوطنية في الستينيات الذين حققوا تقدمًا كبيرًا في الاحتواء المغناطيسي (يتنافس مع العلماء الروس لابتكار مفاعلات على شكل دونات تسمى توكاماك) حتى قبل اختراع الترانزستورات. لكن كيرتلي فقد الثقة بعد أن قرر أن الأساليب المبكرة لا يمكن أن تتطور بسرعة كافية للتوصل إلى حل تجاري - لذلك ذهب للعمل على دفع سفينة فضاء متقدمة باستخدام نفاثات بلازما يتم التحكم فيها بواسطة مغناطيس كهربائي. عاد إلى الميدان في عام 1960 للمساعدة في تسويق تقنية Helion. 

في الوقت المناسب ، كان يتصور تصنيع مولدات الاندماج في مصنع. إن نظام مقياس 50 ميغاواط ، معبأ في ثلاث وحدات بحجم حاوية الشحن ، من شأنه أن يزود 40,000 ألف منزل. "في غضون 10 سنوات سيكون لدينا كهرباء تجارية للبيع بالتأكيد." 

وهذا يضع هيليون في سباق مع شركة كومنولث فيوجن سيستمز ومقرها بوسطن ، وهي شركة تابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والتي جمعت 1.8 مليار دولار من مستثمرين من بينهم بيل جيتس وجورج سوروس. يقول الرئيس التنفيذي بوب مومجارد إنه سيكون لديهم مفاعل يعمل في غضون 6 سنوات. إن تفاؤله مدعوم باختبار الكومنولث الصيفي الناجح للمغناطيسات الكهربائية الجديدة المصممة بموصلات فائقة مصنوعة من أكسيد الباريوم النحاسي النادر. 

يقول Mumgaard أن هذه المغناطيسات فائقة القوة ستمكّن الكومنولث من إتقان نهج الاندماج التقليدي إلى حد ما لبناء مفاعل "توكاماك" على شكل دونات ، والذي يسميه Mumgaard "زجاجة مغناطيسية كبيرة" حيث تتحكم الحقول المغناطيسية القوية في كرات 100 مليون درجة بلازما - " الاشياء النجمية. " 

هناك ما يقرب من 150 توكاما حول العالم ؛ أكبرها قيد الإنشاء في فرنسا مقابل 30 مليار دولار من قبل كونسورتيوم دولي يسمى ITER. ومن المقرر أن تكتمل الآلة التي يبلغ وزنها 20,000 ألف طن ، بحجم ملعب كرة السلة ، بحلول عام 2035. 

لكن Mumgaard ينوي Commonwealth Fusion لجعل ITER قديمًا قبل أن يكتمل. وتتمثل حافتها في تطبيق الموصلات الفائقة "ذات درجة الحرارة العالية" المصنوعة من أكسيد الباريوم النحاسي النادر (المعروف أيضًا باسم ReBCO). 

تنقل الموصلات الفائقة التيار الكهربائي بدون خسارة تقريبًا (أكثر كفاءة بكثير من النحاس ، على سبيل المثال). وهي أساسية لصنع مغناطيس كهربائي قوي. اكتشف الكومنولث أنه من خلال صنع مغناطيسه باستخدام شريط خاص من أكسيد النحاس والباريوم (مثل الشريط الموجود في كاسيت VHS) يمكنه تحقيق مجالات مغناطيسية أقوى من تلك المتوقعة في ITER ، ولكن عند 1/20 من المقياس. 

بينما تزن مغناطيسات ITER الأولية (تسمى ملفات لولبية) حوالي 400 طن وتحقق حقولًا أقوى من 12 تسلا ، فإن الكومنولث تتطلع إلى مغناطيس يبلغ وزنه 15 طنًا ، كل منها يستخدم 300 كيلومتر من شريط ReBCO الرقيق ، والذي سيولد 20 تسلا (للمقارنة ، a آلة التصوير بالرنين المغناطيسي تفعل 1.5 تسلا). 

يقول Mumgaard: "هذا يفتح آلة الاندماج". اختبرت CES المغناطيس في الصيف الماضي وأعلنت أنه "دليل" على أن علم الاندماج قد اكتمل تقريبًا الآن وأن كل ما تبقى هو بناء المفاعل. يقول مومغارد: "نحن نفهم المواد جيدًا ونعتقد أنه يمكننا القيام بذلك في غضون ثلاث سنوات". "بحلول عام 2030 سنشهد اندماجًا على الشبكة." 

تم تعيين CES لبناء آلة الانصهار الخاصة بها على موقع مساحته 47 فدانًا في ماساتشوستس ، وتعمل بالفعل على توفير آلاف الكيلومترات من شريط ReBCO. هل يمكن أن يصبح توفر الأرض النادرة عاملاً مقيدًا في انطلاق الاندماج؟ لا يقول Mumgaard. "سيكون لمصنع الاندماج تراب نادر أقل من التوربينات الهوائية. الاندماج لا يتعلق بالمورد الذي تحتاجه للتعدين أو الضخ. إنها تتعلق بتكنولوجيا ". 

يجب أن يكون هناك مساحة لأكثر من فائز واحد. ومن بين القادة الآخرين شركة جنرال فيوجن ، ومقرها كندا والمدعومة من جيف بيزوس ، والتي جمعت 130 مليون دولار هذا العام. المليارديرات البارزون الآخرون في لعبة الاندماج هم نيل وليندن بلو ، اللذان يمتلكان شركة جنرال أتوميكس ومقرها سان دييغو ، والتي أدارت على مدى عقود بحثًا توكاماك نيابة عن وزارة الطاقة ، والتي سلمت هذا العام إلى ITER أحشاء مغناطيس توكاماك الكهربائي الخاص بها - ملف لولبي مركزي بوزن 1,000 طن. وهناك TAE Energy of California ، التي كانت تجرب مليار دولار على مدى العقد الماضي ، وجمعت 1 مليون دولار خلال الوباء.

ربما تكون Fusion tech قد بدأت في المختبرات الممولة من الحكومة ، لكن ثمارها يجب أن تعتمد على التمويل الخاص. تقول إيمي روما ، الشريكة في هوجان لوفيلز في واشنطن العاصمة ، إن مشروع قانون إعادة البناء الأفضل الآن في طي النسيان كان سيشمل 875 مليون دولار للأسلحة النووية المتقدمة ، ولكن في الوقت الحالي ، سيتعين على الصناعة أن تستقر على مكتب جديد لعرض المفاعل المتقدم في إطار وزارة الطاقة ، بتمويل من قانون البنية التحتية الأخير. الطاقة النووية الخالية من الكربون ستستفيد أيضًا من الأمر التنفيذي الأخير للرئيس بايدن الذي يدعو إلى أن تكون مشتريات الحكومة الفيدرالية من الطاقة "صفرًا" بحلول عام 2030. 

المستثمر التكنولوجي الأسطوري ستيف جورفتسون ، أحد مؤيدي الكومنولث فيوجن الذي كتب أول فحص له تجاه أبحاث الاندماج منذ 25 عامًا ، يكاد يكون منزعجًا من أن هذا الحلم الذي تأجل طويلًا قد يصبح حقيقة قريبًا. "هناك الكثير من الرافضين حتى يتم ذلك. ثم يقولون إن الأمر واضح ". 

يقول رويان من Mithril إنه يعمل بالفعل على تعديل إطار عمله للنظر في مدى الاختلاف الذي سيبدو عليه العالم عندما يكون الاندماج حقيقيًا - "فكر في فرص تحلية المياه وإنتاج الأسمدة. يؤدي هذا إلى تغيير اقتصاديات المياه بشكل أساسي بين عشية وضحاها ، وبالتالي اقتصاديات الزراعة ". يقول إن هذا كله جزء من مسار البشرية ، "للاستمرار في إثبات أن مالتوس كان أحمقًا." 

أكثر من فوربزالطاقة النووية الجديدة: كيف تخطط شركة يونيكورن للطاقة الانصهار بقيمة 600 مليون دولار للتغلب على الطاقة الشمسيةBy كريستوفر هيلمان
أكثر من فوربزالمليارديرات الهادئون وراء الطائرة الأمريكية المفترسة التي قتلت سليماني الإيرانيBy دنيز تشام