كات كليفورد ، مراسلة CNBC لتقنية المناخ والابتكار ، في Helion Energy في 20 أكتوبر.
صورة التقطتها جيسي بارتون ، الاتصالات لشركة Helion Energy ، بكاميرا Cat Clifford.
يوم الخميس ، 20 أكتوبر / تشرين الأول ، قمت برحلة صحفية إلى إيفريت ، واشنطن ، لزيارتها هيليون للطاقة، وهي شركة ناشئة جمعت ما يقرب من 600 مليون دولار من عدد كبير من مستثمري وادي السيليكون المعروفين نسبيًا ، بما في ذلك بيتر ثيل وسام ألتمان. حصلت على 1.7 مليار دولار أخرى من الالتزامات إذا حققت أهداف أداء معينة.
نظرًا لأن الاندماج النووي لديه القدرة على إنتاج كميات غير محدودة من الطاقة النظيفة دون توليد أي نفايات نووية طويلة الأمد ، فإنه غالبًا ما يطلق عليه "الكأس المقدسة" للطاقة النظيفة. ومع ذلك ، لا يزال الكأس المقدسة بعيد المنال ، لأن إعادة إنشاء الاندماج على الأرض بطريقة تولد المزيد من الطاقة المطلوبة لإشعال التفاعل ويمكن الحفاظ عليها لفترة طويلة من الزمن ، ما زالت بعيدة المنال حتى الآن. يقول مؤيدو الاندماج إنه إذا تمكنا فقط من تسويق الاندماج هنا على الأرض وعلى نطاق واسع ، فسيتم حل جميع مشاكل الطاقة لدينا.
كان الاندماج أيضًا في الأفق لعقود من الزمن ، بعيدًا عن متناوله ، ويبدو أنه راسخ بقوة في مدينة فاضلة تقنية لا توجد إلا في روايات الخيال العلمي.
ديفيد كيرتلي (إلى اليسار) ، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Helion ، وكريس بيل ، المؤسس المشارك ورئيس قسم التكنولوجيا في Helion.
الصورة مجاملة من Cat Clifford، CNBC.
لكن زيارة مساحة العمل الهائلة والمختبر في Helion Energy أخرجت فكرة الاندماج من الخيال تمامًا إلى الواقعية المحتملة بالنسبة لي. بالطبع ، "يحتمل أن يكون حقيقيًا" لا يعني أن الاندماج سيكون مصدر طاقة قابل للتطبيق تجاريًا لتشغيل منزلك وجهاز الكمبيوتر الخاص بي العام المقبل. لكنها لم تعد تشعر وكأنها تحلق بمركبة فضائية إلى بلوتو.
بينما كنت أسير في مباني Helion Energy الضخمة في Everett ، أحدها يعمل بكامل طاقته والآخر قيد الإنشاء ، أدهشني كيف بدا كل شيء في يوم من الأيام. معدات البناء والآلات وأسلاك الطاقة ومنضدة العمل وعدد لا يحصى من الأجزاء المكونة لسفن الفضاء موجودة في كل مكان. يتم تنفيذ الخطط. يتم تصنيع واختبار آلات غريبة المظهر.
مبنى Helion Energy قيد الإنشاء لإيواء الجيل التالي من آلة الانصهار. الجو المدخن مرئي.
الصورة مجاملة من Cat Clifford، CNBC.
بالنسبة لموظفي شركة Helion Energy ، فإن بناء جهاز الاندماج هو عملهم. الذهاب إلى المكتب كل يوم يعني وضع الجزء أ في الجزء ب والجزء ج ، والعبث بهذه الأجزاء ، واختبارها ، ثم وضعها مع المزيد من الأجزاء ، واختبارها ، وتفكيك تلك الأجزاء ربما عندما لا يعمل شيء ما بشكل صحيح ، ثم إعادة تجميعها مرة أخرى حتى يتم ذلك. ثم الانتقال إلى الجزء د والجزء هـ.
تاريخ زيارتي وثيق الصلة بهذه القصة أيضًا ، لأنه أضاف طبقة ثانية من الأشياء الغريبة التي أصبحت حقيقية إلى رحلتي الصحفية.
في 20 أكتوبر ، غُطيت منطقة سياتل إيفريت بمستويات خطيرة من دخان حرائق الغابات. كان مؤشر جودة الهواء في إيفريت 254 ، مما يجعلها أسوأ جودة هواء في العالم في ذلك الوقت ، وفقًا لـ آي كيو اير.
مبنى Helion Energy قيد الإنشاء لإيواء آلة الانصهار من الجيل السابع في يوم لم يكن فيه دخان حرائق الغابات يقيد الرؤية.
الصورة مجاملة هيليون إنرجي
"العديد من حرائق الغابات المشتعلة في شمال كاسكيدز كانت تغذيها الظروف الجوية الدافئة والجافة والرياح. أشعلت الرياح الشرقية الحرائق ودفعت الدخان الناتج باتجاه الغرب باتجاه إيفريت ومنطقة سياتل ، " كريستي تشيستر شرودر ، أخبرني مدير علوم جودة الهواء في IQAir بأمريكا الشمالية.
يساعد الاحتباس الحراري على إشعال تلك الحرائق ، دينيس ل، أستاذ الهندسة البيئية والشؤون الدولية في جامعة برينستون ، أخبرني.
وقال ماوزيرال: "لقد ساهم تغير المناخ في ارتفاع درجات الحرارة والظروف الجافة التي سادت في شمال غرب المحيط الهادئ هذا العام". "أدت هذه الظروف الجوية ، التي تفاقمت بسبب تغير المناخ ، إلى زيادة احتمالية وشدة الحرائق المسؤولة عن جودة الهواء الرديئة للغاية."
كان الأمر سيئًا للغاية لدرجة أن هيليون طلبت من جميع موظفيها البقاء في المنزل لأول مرة على الإطلاق. اعتبرت الإدارة أن مطالبتهم بمغادرة منازلهم أمر خطير للغاية.
أقامت ظروف زيارتي معركة غير مريحة. من ناحية ، كان لدي إحساس جديد بالأمل حول إمكانية طاقة الاندماج. في الوقت نفسه ، كنت أصارع داخليًا شعورًا عميقًا بالرهبة بشأن حالة العالم.
لم أكن وحدي في الشعور بثقل اللحظة. "إنه أمر غير معتاد للغاية ،" كريس بيل ، أحد مؤسسي شركة Helion ورئيس قسم التكنولوجيا فيهاقال عن الدخان.
عملت Pihl على الانصهار منذ ما يقرب من عقدين من الزمن. لقد رأى أنها تتطور من عالم الأكاديميين الفيزيائيين إلى مجال يتبعه المراسلون عن كثب وجمع المليارات من الاستثمارات. أصبح الأشخاص الذين يعملون على الاندماج الأطفال الرائعين والأبطال المستضعفين. نظرًا لأننا نتجاوز بشكل جماعي أي أمل واقعي للبقاء ضمن درجة الاحترار المستهدفة البالغة 1.5 درجة ومع استمرار الطلب العالمي على الطاقة ، فإن الاندماج هو الحل الذي يبدو أحيانًا وكأنه الحل الوحيد.
قال لي بيل ، بينما جلسنا في مكاتب Helion الفارغة التي تطل على جدار من الدخان الرمادي. "لذا من الضروري. وأنا سعيد لأنه يحظى بالاهتمام ".
كيف تعمل تقنية Helion
الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك ديفيد كيرتلي سارتني حول مساحة المختبر الشاسعة حيث تعمل Helion على بناء مكونات لنظام الجيل السابع ، Polaris. لقد أثبت كل جيل مزيجًا من الفيزياء والهندسة اللازمة لتحقيق نهج هيليون المحدد في الاندماج. تم الانتهاء من نموذج الجيل السادس ، ترينتا ، في عام 2020 وأثبت قدرته على الوصول إلى 100 مليون درجة مئوية ، وهو معلم رئيسي لإثبات نهج هيليون.
تهدف Polaris إلى إثبات ، من بين أشياء أخرى ، أنها تستطيع تحقيق صافي الكهرباء - أي لتوليد أكثر مما تستهلك - وقد بدأت بالفعل في تصميم نظام الجيل الثامن ، والذي سيكون أول نظام تصنيف تجاري لها. قال لي كيرتلي إن الهدف هو إثبات قدرة هيليون على إنتاج الكهرباء من الاندماج بحلول عام 2024 والحصول على الطاقة على الشبكة بحلول نهاية العقد.
كات كليفورد ، مراسلة CNBC لتقنية المناخ والابتكار ، في Helion Energy في 20 أكتوبر. Polaris ، النموذج الأولي السابع لشركة Helion ، سيكون موجودًا هنا.
صورة التقطتها جيسي بارتون ، الاتصالات لشركة Helion Energy ، بكاميرا Cat Clifford.
تعتمد بعض جدوى الحصول على طاقة الاندماج لشبكة الكهرباء في الولايات المتحدة على عوامل لا يستطيع Helion التحكم فيها - إنشاء عمليات تنظيمية مع لجنة التنظيم النووي ، وعمليات الترخيص للحصول على الموافقات المطلوبة للربط البيني للشبكة ، وهي العملية التي كانت كيرتلي تقوم بها يمكن أن تتراوح من بضع سنوات إلى عشر سنوات. نظرًا لوجود العديد من العقبات التنظيمية اللازمة لربط الاندماج بالشبكة ، قال كيرتلي إنه يتوقع أن يكون العملاء الذين يدفعون أولًا عملاء من القطاع الخاص ، مثل شركات التكنولوجيا التي لديها مراكز بيانات متعطشة للطاقة ، على سبيل المثال. سيستغرق العمل مع شركات المرافق وقتًا أطول.
يعد اختبار Polaris Injector Test جزءًا واحدًا من نظام Polaris ، والذي ربما يبدو الأكثر دنيوية بالنسبة لخبير غير اندماجي (مثلي) ، وهو كيفية دخول وقود مفاعل الاندماج إلى الجهاز.
يمكن القول إن أفضل طريقة اندماج معروفة تتضمن توكاماك ، وهو جهاز على شكل كعكة دائرية يستخدم مغناطيسات فائقة القوة لعقد البلازما حيث يمكن أن يحدث تفاعل الاندماج. مشروع اندماج تعاوني دولي يسمى ايتر ("الطريق" باللاتينية) ، تقوم ببناء توكاماك ضخم في جنوب فرنسا لإثبات جدوى الاندماج.
هيليون لا تبني توكاماك. إنها تبني جهازًا ضيقًا طويلًا يسمى التكوين العكسي للمجال ، أو FRC ، وسيبلغ طول الإصدار التالي حوالي 60 قدمًا.
يُحقن الوقود في رشقات نارية قصيرة صغيرة على طرفي الجهاز ويحد تيار كهربائي يتدفق في حلقة البلازما. تطلق المغناطيسات بشكل متتابع في نبضات ، مرسلة البلازما من كلا الطرفين إلى بعضها البعض بسرعة أكبر من مليون ميل في الساعة. تصطدم البلازما ببعضها البعض في غرفة الاندماج المركزية حيث تندمج لتصبح بلازما كثيفة فائقة الحرارة تصل إلى 100 مليون درجة مئوية. هذا هو المكان الذي يحدث فيه الاندماج وتوليد طاقة جديدة. تقوم الملفات المغناطيسية التي تسهل ضغط البلازما أيضًا باستعادة الطاقة المتولدة. يتم إعادة تدوير بعض هذه الطاقة واستخدامها لإعادة شحن المكثفات التي كانت تعمل في الأصل على التفاعل. الطاقة الإضافية الإضافية هي الكهرباء التي يمكن استخدامها.
هذا هو اختبار Polaris Injector ، حيث تقوم Helion Energy ببناء قطعة مكونة من الجيل السابع من آلة الانصهار. سيكون هناك واحد من هؤلاء على كل جانب من جهاز الانصهار وهذا هو المكان الذي سيدخل فيه الوقود إلى الماكينة.
الصورة مجاملة من Cat Clifford، CNBC.
يقارن كيرتلي نبض آلة الانصهار بمكبس.
"إنك تضغط الوقود الخاص بك ، فإنه يحترق بشدة وبكثافة شديدة ، ولكن قليلاً فقط. وقال لي إن كمية الحرارة المنبعثة في هذا النبض الصغير هي أكثر من مجرد شعلة كبيرة مستمرة طوال الوقت. "ولأنها نبضة ، لأنها نبضة واحدة عالية الكثافة ، يمكنك جعل هذه المحركات أكثر إحكاما ، وأصغر بكثير" ، وهو أمر مهم للحفاظ على انخفاض التكاليف.
الفكرة في الواقع ليست جديدة. قال كيرتلي إنه تم وضع النظرية في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي. لكن لم يكن من الممكن التنفيذ حتى تم تطوير الترانزستورات وأشباه الموصلات الحديثة. نظر كل من Pihl و Kirtley في الاندماج في وقت مبكر من حياتهم المهنية ولم يكونوا مقتنعين بأنه كان مجديًا اقتصاديًا حتى وصلوا إلى تصميم FRC هذا.
خندق آخر يجب عبوره: يستخدم هذا التصميم وقودًا نادرًا جدًا. وقود نهج هيليون هو الديوتيريوم ، وهو نظير للهيدروجين يسهل العثور عليه ، والهيليوم ثلاثة ، وهو نوع نادر جدًا من الهيليوم مع نيوترون إضافي واحد.
قال كريتلي: "اعتدنا أن نقول إنه كان عليك الذهاب إلى الفضاء الخارجي للحصول على الهيليوم XNUMX لأنه كان نادرًا جدًا". لتمكين آلة الاندماج الخاصة بهم من التوسع ، تعمل Helion أيضًا على تطوير طريقة لصنع الهيليوم ثلاثة مع الاندماج.
جرعة من الأمل
