Միլիարդատեր դոլարներով սնվող միջուկային միաձուլումը նոր դարաշրջան է մտնում

3 թվականին հավաքելով ավելի քան 2021 միլիարդ դոլար Բիլ Գեյթսի և Ջեֆ Բեզոսի նմաններից՝ միաձուլման մշակողները պնդում են, որ այս զրոյական ածխածնի էներգիայի աղբյուրը կարող է իրականություն դառնալ մեկ տասնամյակի ընթացքում:

Հասկանալի է, որ միջուկային միաձուլումը կարող է աշխատել մասշտաբով. պարզապես նայեք աստղերին: Ֆիզիկոսները 70 տարի երազել են շշալցել այդ աստղային էներգիան միաձուլման ռեակտորների տեսքով, որոնք էլեկտրական ցանցը կսնուցեն նույն անսահման, զրոյական ածխածնի ռեակցիաներով, որոնք արևը դարձնում են փայլ: Այս Սուրբ Գրաալը վաղուց էր գովազդվում, քանի որ ընդամենը 20 կամ 30 տարի է մնացել, բայց fusion երկրպագուները հրաժարվում են հրաժարվել հավատքից: Եվ լավ պատճառով: Միաձուլումը (ջրածնի ատոմները հելիումի վերածելով) խոստանում է անսահման զրոյական ածխածնի էլեկտրաէներգիա՝ հալման զրոյական ռիսկով և գրեթե ոչ մի ռադիոակտիվ թափոն՝ կապված գոյություն ունեցող ատոմակայանների հետ, որոնք աշխատում են տրոհման վրա (ուրանի ատոմների բաժանումը փոքր տարրերի): 

Երազը ոգեշնչեց Աջայ Ռոյանին՝ Mithril Capital-ի համահիմնադիրին (միլիարդատեր Փիթեր Թիելի հետ), ով 2013-ին առաջին անգամ 2 միլիոն դոլար ներդրեց Վաշինգտոնում գտնվող Helion Energy-ում, որպեսզի կարողանա կառուցել «կրկնվող զարկերակային հզորության» մեքենայի նախատիպը: Այդ ժամանակից ի վեր Mithril-ը ներդրումներ է կատարել Helion-ում, ներառյալ նրա վերջին 500 միլիոն դոլարի շրջապտույտը (ընկերությունը գնահատում է 3 միլիարդ դոլար)՝ խոստանալով 1.7 միլիարդ դոլար ավելին, եթե ընկերության յոթերորդ նախատիպը աշխատի այնպես, ինչպես ակնկալվում էր: Helion-ի ռաունդը գլխավորում էր Սեմ Ալթմանը Y Combinator-ից: 

2021 թվականը մեծ տարի էր ինչպես միաձուլման ֆինանսավորման, այնպես էլ կանխատեսումների համար, քանի որ մշակողները հավաքել են ավելի քան 3 միլիարդ դոլար՝ ֆինանսավորելու իրենց մեքենաների հաջորդ փուլը, ընդ որում ոմանք այժմ խոստանում են կոմերցիոն առումով կենսունակ միաձուլում ընդամենը հինգ տարում: Ռոյանը ուրախ է տեսնել, որ fusion-ն ավելի մեծ ուշադրություն է գրավում. «Իհարկե, 2021 թվականը կարող է շրջադարձային լինել միաձուլման համար՝ ըստ Google analytics-ի, բայց իրական շրջադարձային պահը տեղի ունեցավ մեկ տասնամյակ առաջ, երբ ուժային էլեկտրոնիկան անցավ շեմը»: 

Գործադիր տնօրեն Դեյվիդ Քիրթլին բացատրում է, որ Helion-ի հիմքում ընկած հետազոտության և զարգացման սկզբնական աշխատանքները կատարվել են դաշնային լաբորատորիաներում, որոնցից Helion-ը պտտվել է 2013 թվականին: Ազատվելով դաշնային R&D բյուրոկրատիայից, Helion-ը ի վեր մեկը մյուսի հետևից կառուցում է նոր նախատիպեր: «Սթարթափ մտածելակերպը հաճելի չէ ունենալ, դա պահանջ է։ և այն, ինչի վրա մենք կենտրոնացել ենք ի սկզբանե»,- ասում է Քիրթլին:

2020 թվականին Helion-ը ավարտեց իր վեցերորդ նախատիպային ռեակտորը, որը կոչվում էր Trenta: Այն այժմ կառուցում է յոթերորդը՝ Polaris-ը, մինչդեռ արդեն նախագծում է ութերորդը՝ Antares-ը, որը Kirtley-ն մտադիր է լինել առաջին միաձուլման մեքենան, որը երբևէ ծախսում է ավելի շատ էներգիա, քան պահանջում է: Արագ կրկնման հետ մեկտեղ Helion-ը օգտվում է տեղական փորձից: Այն կառուցում է Polaris մեքենան Էվերեթում, Վաշինգտոն, Boeing-ի ամենամեծ գործարանների մոտ, որտեղ նրանք կարող են օգտվել պայմանագրային ինժեներների և ճշգրիտ արտադրողների ողջունելի էկոհամակարգից: Կիրթլին ասում է, որ իրենք առավոտներն անցկացնում են խճճելով, թարմացնելով համակարգերը և միացնելով կոնդենսատորները: «Ամեն կեսօր, ժամը 3-ին, մենք սկսում ենք ֆյուժն անել»:

Հելիոնի մոտեցումը հասկանալու համար նախ հաշվի առեք մագնիսական վանումը, որը տեղի է ունենում, երբ փորձում եք ստիպել երկու բարակ մագնիսների դրական բևեռները: Դա այն սկզբունքն է, որը հնարավորություն է տալիս «mag-lev» տեխնոլոգիաներին, ինչպիսիք են ճապոնական հայտնի փամփուշտ գնացքները, որոնք օգտագործում են մագնիսական վանում օդի բարձի վրա լողալու համար: 

Միաձուլման հետազոտողները տասնամյակներ շարունակ ձգտել են ստեղծել աշխարհի ամենաուժեղ էլեկտրամագնիսները, որոնցով նրանք նախագծում են ռեակցիայի խցիկներ՝ մագնիսական դաշտերով այնքան ուժեղ, որ դրանք կարող են պարունակել և սեղմել դրական լիցքավորված պրոտոնների հոսքը պլազմայի գնդակի մեջ այնքան տաք, որ դրանք միաձուլվել են: հելիում. 

Հելիոնի նոր համակարգում միաձուլման ռեակցիաների ժամանակ արձակված էներգիան անընդհատ դուրս է մղվում իր մագնիսական պարունակության դաշտի դեմ, որը հետ է մղվում՝ առաջացնելով տատանումներ («մխոցի նման», ասում է Կիրթլին), որը առաջացնում է էլեկտրական հոսանք, որը Հելիոնը գրավում է անմիջապես ռեակտորից։ . (Լրացուցիչ տեղեկությունների համար կարդացեք Ֆարադայի ինդուկցիայի օրենքը): 

Միթրիլցի Ռոյանը ասում է, որ Helion-ի ուղղակի էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեթոդի, թերեւս, ամենամեծ գրավչությունը դրա պարզությունն է: Միաձուլման այլ մոտեցումների նպատակն է ջերմություն առաջացնել՝ ջուրը եռացնելու և գոլորշու տուրբինները եռացնելու համար, որոնք էլեկտրաէներգիա են արտադրում, ինչպես ավանդական ատոմակայաններում: «Մենք կարող ենք դա անել առանց գոլորշու տուրբինների կամ հովացման աշտարակների: Էլեկտրակայանից ազատվում ենք»։ 

Անշուշտ, Կիրթլին հասկանում է միաձուլման թերահավատությունը, հատկապես իր ագրեսիվ ժամանակացույցի շուրջ: Նա իր կարիերան սկսել է միաձուլման ոլորտում՝ ոգեշնչվելով 1960-ականների ազգային լաբորատորիաների գիտնականներից, ովքեր մեծ հաջողություններ են գրանցել մագնիսական պարունակության ոլորտում (ռուս գիտնականների հետ պայքարելով բլիթաձև ռեակտորներ ստեղծելու համար, որոնք կոչվում են tokamaks) նույնիսկ նախքան տրանզիստորների գյուտը: Բայց Քիրթլին կորցրեց հավատը վաղ մոտեցումները որոշելուց հետո, պարզապես չկարողացավ բավական արագ զարգանալ առևտրային լուծում տալու համար, ուստի նա սկսեց աշխատել տիեզերանավերի առաջադեմ շարժման վրա՝ օգտագործելով էլեկտրամագնիսներով կառավարվող պլազմային շիթերը: Նա վերադարձավ դաշտ 2008 թվականին՝ օգնելու Helion-ի տեխնոլոգիաների առևտրայնացմանը: 

Ժամանակի ընթացքում նա պատկերացնում է միաձուլման գեներատորների արտադրությունը գործարանում: 50 մվտ սանդղակի համակարգը, փաթեթավորված երեք բեռնարկղերի չափով ագրեգատների մեջ, կսնուցի 40,000 տուն: «10 տարի հետո մենք կունենանք վաճառքի կոմերցիոն էլեկտրաէներգիա, հաստատ». 

Դա Helion-ին դնում է մրցավազքի մեջ Բոստոնում տեղակայված Commonwealth Fusion Systems-ի հետ, որը MIT-ի սպինոֆն է, որը 1.8 միլիարդ դոլար է հավաքել ներդրողներից, ներառյալ Բիլ Գեյթսը և Ջորջ Սորոսը: Գործադիր տնօրեն Բոբ Մումգաարդն ասում է, որ 6 տարի հետո իրենք կունենան գործող ռեակտոր: Նրա լավատեսությունը խթանում է Համագործակցության կողմից իրականացված նոր էլեկտրամագնիսների ամառային հաջող փորձարկումը, որոնք մշակվել են գերհաղորդիչներով, որոնք պատրաստված են հազվագյուտ հողի բարիումի պղնձի օքսիդից: 

Մումգաարդն ասում է, որ այս գերհզոր մագնիսները Համագործակցությանը հնարավորություն կտան կատարելագործել իրենց մի փոքր ավելի ավանդական միաձուլման մոտեցումը՝ բլիթաձև «tokamak» ռեակտորի կառուցման համար, որը Մումգաարդն անվանում է «մեծ մագնիսական շիշ», որտեղ հզոր մագնիսական դաշտերը կառավարում են 100 միլիոն աստիճանի պլազմայի գնդակներ. աստղային իրեր»։ 

Ամբողջ աշխարհում կա մոտավորապես 150 թոքամաք; ամենամեծը կառուցվում է Ֆրանսիայում՝ 30 միլիարդ դոլար արժողությամբ ITER կոչվող միջազգային կոնսորցիումի կողմից: Բասկետբոլի ասպարեզի չափ 20,000 տոննա մեքենան նախատեսվում է ավարտել մինչև 2035 թվականը: 

Սակայն Mumgaard-ը մտադիր է Commonwealth Fusion-ը դարձնել ITER-ը հնացած, նախքան դրա ավարտը: Դրա եզրը գտնվում է «բարձր ջերմաստիճանի» գերհաղորդիչների կիրառման մեջ, որոնք պատրաստված են հազվագյուտ հողային բարիումի պղնձի օքսիդով (aka ReBCO): 

Գերհաղորդիչները տեղափոխում են էլեկտրական հոսանք գրեթե զրոյական կորստով (օրինակ, շատ ավելի արդյունավետ, քան պղնձը): Եվ դրանք առանցքային են հզոր էլեկտրամագնիսներ ստեղծելու համար: Համագործակցությունը պարզել է, որ իր մագնիսները պատրաստելով բարիումի պղնձի օքսիդի հատուկ ժապավենի միջոցով (ինչպես VHS ձայներիզում հայտնաբերված ժապավենը), այն կարող է հասնել ավելի հզոր մագնիսական դաշտեր, քան ակնկալվում էր ITER-ում, բայց մասշտաբի 1/20-րդում: 

Մինչդեռ ITER-ի առաջնային մագնիսները (կոչվում են solenoids) կկշռեն մոտ 400 տոննա և կհասնեն 12 տեսլայից ավելի ուժեղ դաշտեր, Համագործակցությունը ակնկալում է 15 տոննա մագնիսներ, որոնցից յուրաքանչյուրը կօգտագործի 300 կմ ReBCO բարակ ժապավեն, որը կստեղծի 20 թեսլա (համեմատության համար՝ մագնիսական ռեզոնանսային տոմոգրաֆիայի մեքենան կատարում է 1.5 տեսլա): 

«Սա բացում է միաձուլման մեքենան», - ասում է Մումգաարդը: CES-ը փորձարկեց մագնիսները անցած ամառ և հայտարարեց, որ դա «ապացույց», որ միաձուլման գիտությունն այժմ գործնականում ավարտված է, և մնում է միայն ռեակտորը կառուցել: «Մենք լավ ենք հասկանում նյութը և կարծում ենք, որ կարող ենք դա անել երեք տարում», - ասում է Մումգաարդը: «Մինչև 2030 թվականը մենք կտեսնենք միաձուլում ցանցում»: 

CES-ը պատրաստվում է կառուցել իր միաձուլման մեքենան Մասաչուսեթս նահանգի 47 ակր տարածքի վրա և արդեն աշխատում է հազարավոր կիլոմետրերի ReBCO ժապավենի աղբյուրի վրա: Հազվագյուտ երկրագնդի առկայությունը կարո՞ղ է սահմանափակող գործոն դառնալ միաձուլման գործոնում: Ոչ, ասում է Մումգաարդը: «Ֆյուժիոն կայանը կունենա ավելի քիչ հազվագյուտ հողեր, քան հողմատուրբինը: Fusion-ը այն ռեսուրսի մասին չէ, որը դուք պետք է արդյունահանեք կամ մղեք: Խոսքը տեխնոլոգիայի մասին է»։ 

Պետք է տեղ լինի մեկից ավելի fusion հաղթողների համար: Մյուս առաջնորդներից են Կանադայում տեղակայված General Fusion-ը, որն աջակցում է Ջեֆ Բեզոսին, որն այս տարի հավաքել է 130 միլիոն դոլար: Ֆյուժն խաղի մյուս նշանավոր միլիարդատերերն են Նիլը և Լինդեն Բլուն, ովքեր պատկանում են Սան Դիեգոյում գործող General Atomics-ին, որը տասնամյակներ շարունակ գործել է հետազոտական ​​tokamak DOE-ի անունից, և որն այս տարի ITER-ին է փոխանցել իր tokamak էլեկտրամագնիսների աղիքները. 1,000 տոննա կենտրոնական էլեկտրամագնիսական սարք: Եվ կա Կալիֆորնիայի TAE Energy-ն, որը վերջին տասնամյակում փորձեր է կատարել 1 միլիարդ դոլարով և համաճարակի ընթացքում հավաքել է 130 միլիոն դոլար:

Ֆյուժն տեխնոլոգիան, հնարավոր է, սկիզբ է առել կառավարության կողմից ֆինանսավորվող լաբորատորիաներում, սակայն դրա արդյունքը պետք է հիմնվի մասնավոր ֆինանսավորման վրա: Էմի Ռոման՝ Վաշինգտոնում գտնվող Hogan Lovells-ի գործընկերը, ասում է, որ այժմ անորոշ վիճակում Build Back Better օրինագիծը կներառեր 875 միլիոն դոլար առաջադեմ միջուկային ծախսերի համար, սակայն առայժմ արդյունաբերությունը պետք է բավարարվի առաջադեմ ռեակտորի ցուցադրման նոր գրասենյակով: Էներգետիկայի դեպարտամենտը, որը ֆինանսավորվում է Ենթակառուցվածքների մասին վերջին ակտով: Զրոյական ածխածնային միջուկը նույնպես կշահի նախագահ Բայդենի վերջին գործադիր հրամանից, որը կոչ է անում դաշնային կառավարության կողմից էներգիայի գնումները «զրոյական» լինել մինչև 2030 թվականը: 

Լեգենդար տեխնոլոգիական ներդրող Սթիվ Յուրվետսոնը, Commonwealth Fusion-ի աջակիցը, ով 25 տարի առաջ գրել է իր առաջին ստուգումը միաձուլման հետազոտությունների համար, գրեթե ապշած է, որ երկար ժամանակ հետաձգված այս երազանքը շուտով կարող է իրականություն դառնալ: «Բազմաթիվ հերքողներ կան, քանի դեռ այն չի ավարտվել: Հետո ասում են՝ ակնհայտ է»։ 

Mithril's Royan-ն ասում է, որ նա արդեն աշխատում է հարմարեցնել իր շրջանակը, որպեսզի հաշվի առնի, թե որքան տարբեր տեսք կունենա աշխարհը, երբ միաձուլումը իրական լինի. «Մտածեք ջրի աղազերծման և պարարտանյութերի արտադրության հնարավորությունների մասին: Սա հիմնովին փոխում է ջրի տնտեսությունը մեկ գիշերվա ընթացքում, և, հետևաբար, գյուղատնտեսության տնտեսությունը»: Այս ամենը մարդկության ճանապարհի մի մասն է, ասում է նա, «շարունակել ապացուցել, որ Մալթուսը ապուշ էր»: 

ԱՎԵԼԻ ՖՈՐԲԵՍԻՆոր միջուկ. Ինչպես է 600 միլիոն դոլար արժողությամբ միաձուլվող էներգիայի միաեղջյուրը նախատեսում հաղթել արևինBy Քրիստոֆեր Հելման
ԱՎԵԼԻ ՖՈՐԲԵՍԻՀանգիստ միլիարդատերերը Ամերիկայի գիշատիչ անօդաչու թռչող սարքի հետևում, որը սպանեց Իրանի ՍոլեյմանինBy Դենիզ Չամ