Obisk Helion Energy, ko je bila regija Seattla zavita v dim

V četrtek, 20. oktobra, sem se odpravil na poročevalsko potovanje v Everett, Washington, da bi obiskal Helion energija, fuzijski zagon, ki je zbral skoraj 600 milijonov dolarjev od množice relativno znanih vlagateljev iz Silicijeve doline, vključno s Petrom Thielom in Samom Altmanom. Če doseže določene cilje uspešnosti, ima še dodatnih 1.7 milijarde dolarjev obveznosti.

Ker ima jedrska fuzija potencial za proizvodnjo neomejenih količin čiste energije brez ustvarjanja dolgotrajnih jedrskih odpadkov, jo pogosto imenujejo »sveti gral« čiste energije. Vendar pa sveti gral ostaja nedosegljiv, ker ponovno ustvarjanje fuzije na zemlji na način, ki ustvarja več energije, ki je potrebna za vžig reakcije in se lahko vzdržuje daljše časovno obdobje, do zdaj ostaja nedosegljivo. Če bi nam le uspelo komercializirati fuzijo tukaj na zemlji in v velikem obsegu, bi bile vse naše energetske težave rešene, pravijo zagovorniki fuzije. 

Fuzija je prav tako na obzorju že desetletja, tik izven dosega, na videz trdno zasidrana v tehno-utopijo, ki obstaja le v znanstvenofantastičnih fantastičnih romanih.

Toda obisk ogromnega delovnega prostora in laboratorija Helion Energy je zame potegnil idejo o fuziji iz popolnoma fantastičnega v potencialno resnično. Seveda "potencialno resnično" ne pomeni, da bo fuzija prihodnje leto komercialno uspešen vir energije, ki bo napajal vaš dom in moj računalnik. Vendar ni več občutka, kot da bi letel z vesoljsko ladjo proti Plutonu.

Ko sem se sprehajal skozi ogromne zgradbe Helion Energy v Everettu, ena je v celoti delujoča in ena še v gradnji, me je presenetilo, kako vsakdanje je vse izgledalo. Gradbena oprema, stroji, električni kabli, delovne mize in nešteto sestavnih delov, ki spominjajo na vesoljsko ladjo, so povsod. Načrti se izvajajo. Izdelujejo in preizkušajo se stroji, ki izgledajo kot divje tuje.

Za zaposlene v podjetju Helion Energy je izgradnja fuzijske naprave delo. Vsak dan iti v pisarno pomeni vstavljanje dela A v del B in v del C, igranje s temi deli, njihovo preizkušanje in nato dodajanje več delov, preizkušanje teh, razstavljanje teh delov morda, ko nekaj ne deluje pravilno, in ga nato znova sestavite, dokler ne. In nato prehod na del D in del E.

Datum mojega obiska je pomemben tudi za to zgodbo, ker je mojemu poročevalskemu potovanju dodal drugo plast čudnega-postane-resničnega. 

20. oktobra je bila regija Seattle Everett prekrita z nevarnimi ravnmi dima požarov v naravi. Indeks kakovosti zraka za Everett je bil 254, kar pomeni najslabšo kakovost zraka na svetu v tistem času. IQAir.

»Več gozdnih požarov, ki so goreli v severnih kaskadah, so spodbudili topli, suhi in vetrovni vremenski pogoji. Vzhodni vetrovi so razplamteli požare in pognali nastali dim proti zahodu proti Everettu in regiji Seattla,« Christi Chester Schroeder, mi je povedal vodja znanosti o kakovosti zraka pri IQAir North America.

Globalno segrevanje pomaga podžigati te požare, Denise L. Mauzerall, profesor okoljskega inženirstva in mednarodnih zadev na Princetonu, mi je povedal.

"Podnebne spremembe so prispevale k visokim temperaturam in suhim razmeram, ki so letos prevladovale na pacifiškem severozahodu," je dejal Mauzerall. "Te vremenske razmere, ki jih poslabšajo podnebne spremembe, so povečale verjetnost in resnost požarov, ki so odgovorni za izjemno slabo kakovost zraka."

Bilo je tako hudo, da je Helion vsem svojim zaposlenim prvič v zgodovini naročil, naj ostanejo doma. Vodstvu se je zdelo preveč nevarno, da bi jih prosili, naj zapustijo svoje hiše.

Okoliščine mojega obiska so pripravile neprijetno bitko. Po eni strani sem imel novo odkrito upanje glede možnosti fuzijske energije. Hkrati sem se notranje boril z globokim občutkom strahu pred stanjem v svetu.

Nisem bil sam, ki je čutil težo trenutka. "Zelo nenavadno je," Chris Pihl, soustanovitelj in glavni tehnološki direktor pri Helionu, je o dimu povedal.

Pihl se s fuzijo ukvarja že skoraj dve desetletji. Videl je, da se je razvilo iz kraljestva fizičnih akademikov v področje, ki so ga pozorno spremljali novinarji in zbiralo milijarde naložb. Ljudje, ki se ukvarjajo s fuzijo, so postali kul otroci, podcenjeni junaki. Medtem ko smo skupaj presegli vsako realno upanje, da bomo ostali znotraj ciljnih 1.5 stopinje segrevanja in ker svetovno povpraševanje po energiji še naprej narašča, je fuzija domača pot, ki se včasih zdi edina rešitev.

»To je manj akademsko udejstvovanje, altruistično udejstvovanje in mislim, da se na tej točki spreminja bolj v igro preživetja, glede na to, kako stvari potekajo,« mi je rekel Pihl, ko sva sedela v praznih pisarnah Heliona in gledala na stena sivega dima. »Torej je potrebno. In vesel sem, da pritegne pozornost.”

Direktor in soustanovitelj David Kirtley me je sprehodil po ogromnem laboratoriju, kjer Helion dela na izdelavi komponent za svoj sistem sedme generacije, Polaris. Vsaka generacija je dokazala neko kombinacijo fizike in inženiringa, ki je potrebna za uresničitev Helionovega posebnega pristopa k fuziji. Prototip šeste generacije, Trenta, je bil dokončan leta 2020 in izkazal se je, da lahko doseže 100 milijonov stopinj Celzija, kar je ključni mejnik za dokazovanje Helionovega pristopa.

Polaris naj bi med drugim dokazal, da lahko doseže neto elektriko - to je, da proizvede več, kot porabi - in že je začel načrtovati svoj sistem osme generacije, ki bo njegov prvi komercialni sistem. Cilj je dokazati, da lahko Helion proizvaja elektriko iz fuzije do leta 2024 in imeti moč v omrežju do konca desetletja, mi je povedal Kirtley.

Del izvedljivosti prenosa fuzijske energije v električno omrežje v Združenih državah je odvisen od dejavnikov, ki jih Helion ne more nadzorovati – vzpostavitev regulativnih postopkov z jedrsko regulativno komisijo in postopki izdajanja dovoljenj za pridobitev zahtevanih odobritev medomrežnih povezav, postopek, ki ga je Kirtley vodil lahko traja od nekaj let do deset let. Kirtley je dejal, da pričakuje, da bodo njihove prve plačljive stranke verjetno zasebne stranke, kot so na primer tehnološka podjetja, ki imajo podatkovne centre, ki potrebujejo energijo, zato, ker je potrebnih toliko regulativnih ovir, da se fuzija vključi v omrežje. Sodelovanje s komunalnimi podjetji bo trajalo dlje.

En del sistema Polaris, ki se zdi morda najbolj nezemeljski za strokovnjaka za nefuzijo (kot sem jaz), Polaris Injector Test, ki je način, kako bo gorivo za fuzijski reaktor prišlo v napravo.

Verjetno najbolj znana fuzijska metoda vključuje tokamak, napravo v obliki krofa, ki uporablja super močne magnete za zadrževanje plazme, kjer lahko pride do fuzijske reakcije. Mednarodni kolaborativni fuzijski projekt, imenovan ITER ("pot" v latinščini), gradi ogromen tokamak v južni Franciji, da bi dokazal izvedljivost fuzije.

Helion ne gradi tokamaka. Gradi dolgo ozko napravo, imenovano Field Reversed Configuration ali FRC, naslednja različica pa bo dolga približno 60 čevljev.

Gorivo se vbrizga v kratkih drobnih izbruhih na obeh koncih naprave in električni tok, ki teče v zanki, omejuje plazmo. Magneti sprožijo zaporedno v impulzih, pri čemer plazmi na obeh koncih streljajo drug proti drugemu s hitrostjo, večjo od enega milijona milj na uro. Plazme se v osrednji fuzijski komori združijo in postanejo zelo vroča gosta plazma, ki doseže 100 milijonov stopinj Celzija. Tu pride do fuzije, ki ustvarja novo energijo. Magnetne tuljave, ki olajšajo kompresijo plazme, tudi obnovijo ustvarjeno energijo. Nekaj ​​te energije se reciklira in uporabi za ponovno polnjenje kondenzatorjev, ki so prvotno poganjali reakcijo. Dodatna dodatna energija je električna energija, ki jo je mogoče uporabiti.  

Kirtley primerja utripanje njihovega fuzijskega stroja z batom.

»Stisnete svoje gorivo, gori zelo vroče in zelo intenzivno, a le malo. In količina toplote, ki se sprosti v tem majhnem pulzu, je večja od velikega kresa, ki gori ves čas,« mi je povedal. »In ker je to impulz, ker je samo en majhen impulz visoke intenzivnosti, lahko te motorje naredite veliko bolj kompaktne, veliko manjše,« kar je pomembno za ohranjanje nižjih stroškov.

Ideja pravzaprav ni nova. O tem so teoretizirali v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja, je dejal Kirtley. Vendar tega ni bilo mogoče izvesti, dokler niso bili razviti sodobni tranzistorji in polprevodniki. Tako Pihl kot Kirtley sta si fuzijo ogledala že v svoji karieri in nista bila prepričana, da je ekonomsko upravičena, dokler nista prišla do te zasnove FRC. 

Še en jarek, ki ga je treba prečkati: ta zasnova uporablja gorivo, ki je zelo redko. Gorivo za Helionov pristop je devterij, izotop vodika, ki ga je dokaj enostavno najti, in helij tri, ki je zelo redka vrsta helija z enim dodatnim nevtronom.

"Včasih smo morali reči, da morate iti v vesolje, da dobite helij tri, ker je bil tako redek," je dejal Kritley. Da bi omogočili razširitev njihovega fuzijskega stroja, Helion razvija tudi način za izdelavo helija tri s fuzijo.

Nobenega dvoma ni, da ima Helion veliko korakov, procesov in regulativnih ovir, preden lahko svetu prinese neomejeno čisto energijo, kot si prizadeva. Toda način, kako se počutim, ko hodim po ogromnem, široko odprtem laboratoriju - z nekaterimi največjimi stropnimi ventilatorji, kar sem jih kdaj videl - se zdi mogoč na način, ki ga še nisem občutil. Ko sem tisti dan odšel nazaj v dim, sem bil tako hvaležen, da sem dobil to dozo upanja.

Toda večina ljudi tistega dne ni obiskovala laboratorija Helion Energy. Večina ljudi je sedela obtičala notri ali se izpostavljala nevarnosti zunaj, ne morejo videti obzorja, ne morejo videti prihodnosti, kjer je izgradnja fuzijskega stroja delo, ki se izvaja kot mehanik, ki dela v garaži. Kirtleyja sem vprašal o občutku boja, ki sem ga imel zaradi obupa nad dimom in upanja ob sestavljanju fuzijskih delov.

"Kognitivna disonanca tega, kar vidimo v svetu, in tega, kar moramo zgraditi tukaj, je včasih precej ekstremna," je dejal Kirtley.

"Pred dvajsetimi leti smo bili manj optimistični glede fuzije." Zdaj pa njegove oči žarijo, ko me sprehaja po laboratoriju. »Zelo sem navdušena. Postanem zelo — lahko rečete — zelo sem poln energije.”

Tudi drugi mladi znanstveniki so navdušeni nad fuzijo. Na začetku tedna, ko sem bil na obisku, je bil Kirtley na konferenci oddelka za fiziko plazme Ameriškega fizikalnega društva in je imel govor.

"Na koncu mojega govora sem odšel ven in tam je bilo 30 ali 40 ljudi, ki so prišli z menoj, in na hodniku smo se uro in pol pogovarjali samo o industriji," je dejal. »Navdušenje je bilo ogromno. In veliko tega je bilo z mlajšimi inženirji in znanstveniki, ki so bodisi podiplomski študentje ali postdoktoranti ali v prvih 10 letih svoje kariere, ki so resnično navdušeni nad tem, kar počne zasebna industrija.«