היתוך גרעיני מונע במיליארדר דולרים, נכנס לעידן חדש

לאחר שגייסו יותר מ-3 מיליארד דולר ב-2021 מאנשים כמו ביל גייטס וג'ף בזוס, מפתחי היתוך מתעקשים שמקור האנרגיה האפס פחמן הזה עשוי להיות מציאות בתוך עשור.

ברור שהיתוך גרעיני יכול לעבוד בקנה מידה - רק תסתכל על הכוכבים. במשך 70 שנה פיסיקאים חלמו לבקבק את כוח הכוכב הזה בצורה של כורי היתוך שיפעילו את הרשת החשמלית עם אותן תגובות בלתי מוגבלות, אפס פחמן, שגורמות לשמש לזרוח. הגביע הקדוש הזה כבר מזמן פורסם במרחק של 20 או 30 שנה בלבד, אבל מעריצי הפיוז'ן סירבו לוותר על האמונה. ומסיבה טובה. היתוך (ריסוק אטומי מימן להליום) מבטיח כוח חשמלי אפס פחמן ללא גבול עם אפס סיכון להתכה ולמעשה אף אחד מהפסולת הרדיואקטיבית הקשורה לתחנות כוח גרעיניות קיימות הפועלות על ביקוע (התפצלות של אטומי אורניום ליסודות קטנים יותר). 

החלום נתן השראה ל-Ajay Royan, מייסד שותף של Mithril Capital (עם המיליארדר פיטר ת'יל), שב-2013 השקיע לראשונה 2 מיליון דולר בהליון אנרג'י, שבסיסה ברדמונד, וושינגטון, כדי שתוכל לבנות אב-טיפוס של "כוח דופק חוזר". Mithril השקיעה בהליון מאז, כולל סבב הגיוס האחרון שלה ב-500 מיליון דולר (הערך את החברה ב-3 מיליארד דולר) - עם הבטחה של 1.7 מיליארד דולר נוספים אם אב הטיפוס השביעי של החברה יעבוד כמקווה. את הסיבוב של Helion הוביל סם אלטמן מ-Y Combinator. 

שנת 2021 הייתה שנה גדולה הן עבור מימון היתוך והן לתחזיות, שכן מפתחים גייסו יותר מ-3 מיליארד דולר כדי לממן את סבב המכונות הבא שלהם - כאשר חלקם מבטיחים כעת היתוך בר-קיימא מסחרית תוך חמש שנים בלבד. רויין שמח לראות את פיוז'ן מקבל יותר תשומת לב; "בטח שנת 2021 עשויה להיות נקודת מפנה להיתוך על פי Google Analytics, אבל נקודת המפנה האמיתית התרחשה לפני עשור כשאלקטרוניקה כוח עברה סף." 

המנכ"ל דיוויד קירטלי מסביר שעבודת המו"פ הראשונית מאחורי Helion נעשתה במעבדות פדרליות, מהן הליון נוסדה בשנת 2013. משוחרר מהביורוקרטיה הפדרלית של המו"פ, Helion בונה אבות טיפוס חדשים בזה אחר זה מאז. "המנטליות של סטארט-אפים לא נעימה שיש, זו דרישה. ובמה התמקדנו מההתחלה", אומר קירטלי.

בשנת 2020 השלימה הליאון את אב הטיפוס השישי שלה, המכונה טרנטה. כעת היא בונה שביעית, פולריס, תוך שהיא מתכננת כבר את השמיניה, Antares, אשר קירטלי מתכוונת להיות מכונת ההיתוך הראשונה אי פעם שתוציא יותר אנרגיה ממה שהיא גוזלת. לצד איטרציה מהירה, Helion נהנית מהמומחיות המקומית. היא בונה את מכונת הפולריס באוורט, וושינגטון, ליד המפעלים הגדולים ביותר של בואינג, שם הם יכולים לנצל מערכת אקולוגית מסבירת פנים של מהנדסי חוזים ויצרני דיוק. קירטלי אומר שהם מבלים את הבוקר בהתעסקות, בעדכון מערכות ובהפעלת קבלים. "כל אחר הצהריים בשעה 3:XNUMX אנחנו מתחילים לעשות פיוז'ן."

כדי להבין את הגישה של Helion, תחילה שקול את הדחייה המגנטית המתרחשת כאשר אתה מנסה לכפות את הקטבים החיוביים של שני מגנטים מוטים יחד. זה העיקרון שמאפשר לטכנולוגיה "מג-לב" כמו רכבות הכדורים המפורסמות של יפן, המשתמשות בדחייה מגנטית לצוף על כרית אוויר. 

חוקרי היתוך במשך עשרות שנים ביקשו להמציא את האלקטרומגנטים החזקים בעולם, שבעזרתם הם מהנדסים תאי תגובה בעלי שדות מגנטיים כל כך חזקים שהם יכולים להכיל, ולדחוס, זרם מוזרק של פרוטונים טעונים חיובית לתוך כדור פלזמה כל כך חם עד שהם מתמזגים לתוך הֶלִיוּם. 

במערכת החדשנית של Helion, האנרגיה המשתחררת בתגובות ההיתוך דוחפת החוצה ללא הרף אל מול שדה הבלימה המגנטי שלה, שדוחפת לאחור - וגורמת לתנודות ("כמו בוכנה", אומר קירטלי) היוצרות זרם חשמלי, שהליון לוכד ישירות מהכור . (למידע נוסף, קרא על חוק האינדוקציה של פאראדיי.) 

רואן ממית'ריל אומר שאולי האטרקציה הגדולה ביותר של שיטת ייצור החשמל הישיר של Helion היא הפשטות שלה. גישות היתוך אחרות שואפות לייצר חום, על מנת להרתיח מים ולהפעיל טורבינות קיטור, המייצרות חשמל - כמו בתחנות כוח גרעיניות מסורתיות. "אנחנו יכולים לעשות את זה ללא טורבינות קיטור או מגדלי קירור. אנחנו נפטרים מתחנת הכוח". 

מה שבטוח, קירטלי מבין ספקנות לפיוז'ן, במיוחד סביב לוח הזמנים האגרסיבי שלו. הוא החל את הקריירה שלו בתחום ההיתוך, בהשראת מדענים במעבדות לאומיות בשנות ה-1960 שעשו התקדמות גדולה בבלימה מגנטית (התחרו עם מדענים רוסים כדי להמציא כורים בצורת סופגניה הנקראים טוקאמקים) עוד לפני המצאת הטרנזיסטורים. אבל קירטלי איבד אמון לאחר שקבע שגישות מוקדמות פשוט לא הצליחו להתפתח מהר מספיק כדי להניב פתרון מסחרי - אז הוא הלך לעבוד על הנעת חללית מתקדמת באמצעות סילוני פלזמה הנשלטים על ידי אלקטרומגנטים. הוא חזר לתחום ב-2008 כדי לעזור למסחר את הטכנולוגיה של Helion. 

עם הזמן הוא רואה בעיני רוחו ייצור גנרטורים היתוך במפעל. מערכת בקנה מידה של 50 מגוואט, ארוזה בשלוש יחידות משלוח בגודל מכולות, תספק כוח ל-40,000 בתים. "בעוד 10 שנים יהיה לנו חשמל מסחרי למכירה, בטוח". 

זה מכניס את הליון למירוץ עם Commonwealth Fusion Systems מבוסטון, ספין-אוף של MIT, שגייס 1.8 מיליארד דולר ממשקיעים כולל ביל גייטס וג'ורג' סורוס. המנכ"ל בוב Mumgaard אומר שיהיה להם כור עובד בעוד 6 שנים. האופטימיות שלו מושתתת על ידי מבחן הקיץ המוצלח של Commonwealth של אלקטרומגנטים חדשים שהונדסו עם מוליכים עשויים מחומוצת בריום נחושת אדמה נדירה. 

Mumgaard אומר שהמגנטים בעלי הכוח העל הללו יאפשרו לחבר העמים לשכלל את גישת ההיתוך המסורתית יותר שלהם של בניית כור "טוקאמק" בצורת סופגניה, אותו מכנה Mumgaard "בקבוק מגנטי גדול" שבו שדות מגנטיים רבי עוצמה שולטים בכדורים של פלזמה של 100 מיליון מעלות - " כוכב הצוות." 

יש בערך 150 טוקאמקים ברחבי העולם; הגדול ביותר נמצא בבנייה בצרפת תמורת 30 מיליארד דולר על ידי קונסורציום בינלאומי בשם ITER. המכונה במשקל 20,000 טון, בגודל של זירת כדורסל, אמורה להסתיים עד 2035. 

אבל Mumgaard מתכוון ש-Commonwealth Fusion יהפוך את ITER למיושן עוד לפני שהוא יושלם. הקצה שלו הוא ביישום של מוליכים "בטמפרטורה גבוהה" העשויים עם תחמוצת בריום נחושת אדמה נדירה (המכונה ReBCO). 

מוליכי-על מזיזים זרם חשמלי כמעט באפס אובדן (הרבה יותר יעיל מנחושת, למשל). והם המפתח להכנת אלקטרומגנטים רבי עוצמה. חבר העמים גילה שעל ידי ייצור המגנטים שלו באמצעות סרט תחמוצת נחושת בריום מיוחד (כמו הקלטת שנמצאת בקלטת VHS) הוא יכול להשיג שדות מגנטיים חזקים יותר מאלה שצפו ב-ITER, אבל ב-1/20 מהקנה מידה. 

בעוד שהמגנטים העיקריים של ITER (הנקראים סולנואידים) ישקלו כ-400 טון וישיגו שדות חזקים מ-12 טסלה, חבר העמים בוחן מגנטים של 15 טון, שכל אחד מהם משתמש ב-300 ק"מ של סרט דק ReBCO, שייצור 20 טסלה (לשם השוואה, מכונת הדמיה בתהודה מגנטית עושה 1.5 טסלה). 

"זה פותח את מכונת ההיתוך", אומר Mumgaard. CES בדקה את המגנטים בקיץ שעבר והכריזה שהם "הוכחה" לכך שמדע ההיתוך הושלם כעת, וכל מה שנותר הוא לבנות את הכור. "אנחנו מבינים היטב את החומר וחושבים שנוכל לעשות את זה בשלוש שנים", אומר Mumgaard. "עד 2030 נראה היתוך ברשת." 

CES אמורה לבנות את מכונת ההיתוך שלה באתר בשטח של 47 דונם במסצ'וסטס, וכבר פועלת להשיג אלפי קילומטרים של סרט ReBCO. האם זמינות כדור הארץ הנדיר עשויה להפוך לגורם מגביל בהפצת ההיתוך? לא אומר מומגורד. "למפעל היתוך יהיו כדורי אדמה נדירים פחות מטורבינת רוח. פיוז'ן אינו קשור למשאב שאתה צריך לכרות או לשאוב. מדובר בטכנולוגיה". 

צריך להיות מקום ליותר ממנצח פיוז'ן אחד. מנהיגים נוספים כוללים את ג'נרל פיוז'ן, שבסיסה בקנדה ומגובה על ידי ג'ף בזוס, שגייסה 130 מיליון דולר השנה. מיליארדרים בולטים נוספים במשחק ההיתוך הם ניל ולינדן בלו, שהם הבעלים של General Atomics מסן דייגו, שבמשך עשרות שנים הפעילה טוקאמק מחקר מטעם ה-DOE, ואשר השנה סיפקה ל-ITER את הקרביים של האלקטרומגנטים של הטוקאמק שלה - סולנואיד מרכזי במשקל 1,000 טון. ויש את TAE Energy מקליפורניה, שהתנסתה במיליארד דולר בעשור האחרון, וגייסה 1 מיליון דולר במהלך המגיפה.

טכנולוגיית פיוז'ן אולי התחילה במעבדות במימון ממשלתי, אבל מימושה יצטרך להסתמך על מימון פרטי. איימי רומא, שותפה בהוגאן לאוולס בוושינגטון הבירה, אומרת שהצעת החוק Build Back Better שנמצאת כעת בלימבו הייתה כוללת 875 מיליון דולר עבור גרעין מתקדם, אך לעת עתה, התעשייה תצטרך להסתפק במשרד חדש להפגנת כור מתקדם במסגרת משרד האנרגיה, במימון חוק התשתיות האחרון. גרעין אפס פחמן ייהנה גם מהצו הביצועי האחרון של הנשיא ביידן הקורא לרכישות האנרגיה של הממשלה הפדרלית להיות "נטו אפס" עד 2030. 

משקיע הטכנולוגיה האגדי סטיב יורבטסון, תומך ב-Commonwealth Fusion שכתב את ההמחאה הראשונה שלו למחקר היתוך לפני 25 שנה, כמעט מסוחרר מכך שהחלום הזה שנדחה מזמן יכול להפוך בקרוב למציאות. "יש הרבה מתנגדים עד שזה יסתיים. ואז אומרים שזה ברור". 

רואן של Mithril אומר שהוא כבר עובד כדי להתאים את המסגרת שלו כדי לשקול כמה שונה העולם ייראה כאשר ההיתוך יהיה אמיתי - "חשבו על ההזדמנויות להתפלת מים, וייצור דשנים. זה משנה מהיסוד את כלכלת המים בין לילה, ובכך את כלכלת החקלאות". הכל חלק מהדרך של האנושות, הוא אומר, "להמשיך להוכיח שמלתוס היה אידיוט". 

יותר מכדי לפספסהגרעין החדש: איך חד קרן אנרגיית היתוך בשווי 600 מיליון דולר מתכנן לנצח את השמשBy כריסטופר הלמן
יותר מכדי לפספסהמיליארדרים השקטים מאחורי מזל"ט הטורף של אמריקה שהרג את הסולימאני של איראןBy דניז Çam