Posjetite Helion Energy kada je regija Seattlea bila obavijena dimom

U četvrtak, 20. oktobra, krenuo sam na izvještajno putovanje u Everett, Washington, da posjetim Helion Energy, fuzioni startup koji je prikupio skoro 600 miliona dolara od niza relativno poznatih investitora iz Silicijumske doline, uključujući Petera Thiela i Sama Altmana. Ima još 1.7 milijardi dolara obaveza ako postigne određene ciljeve učinka.

Budući da nuklearna fuzija ima potencijal da proizvede neograničene količine čiste energije bez stvaranja dugotrajnog nuklearnog otpada, često se naziva “svetim gralom” čiste energije. Međutim, sveti gral ostaje neuhvatljiv, jer je ponovno stvaranje fuzije na zemlji na način koji generiše više energije koja je potrebna za zapaljenje reakcije i koja se može održati u dužem vremenskom periodu do sada ostala nedostižna. Kad bismo samo uspjeli komercijalizirati fuziju ovdje na zemlji iu velikim razmjerima, svi bi naši energetski problemi bili riješeni, kažu zagovornici fuzije. 

Fuzija je takođe decenijama na horizontu, samo van domašaja, naizgled čvrsto ukorenjena u tehnoutopiji koja postoji samo u naučnofantastičnim fantastičnim romanima.

Ali posjeta ogromnom radnom prostoru i laboratoriji Helion Energy-a izvukla je ideju fuzije iz potpuno fantastičnog u potencijalno stvarno za mene. Naravno, “potencijalno stvaran” ne znači da će fuzija biti komercijalno održiv izvor energije koji će napajati vaš dom i moj kompjuter sljedeće godine. Ali više nije kao da letite svemirskim brodom do Plutona.

Dok sam hodao kroz masivne zgrade Helion Energy u Everettu, jednu u potpunosti operativnu, a drugu u izgradnji, bio sam zapanjen kako je sve izgledalo svakodnevno. Građevinska oprema, mašine, kablovi za napajanje, radni stolovi i bezbrojni delovi koji izgledaju kao svemirski brod su posvuda. Planovi se izvršavaju. Mašine divlje stranog izgleda se konstruišu i testiraju.

Za zaposlene u Helion Energyju izgradnja fuzionog uređaja je njihov posao. Ići u kancelariju svaki dan znači staviti dio A u dio B i dio C, petljati po tim dijelovima, testirati ih, a zatim ih staviti sa još dijelova, testirati ih, rastavljati te dijelove možda kada nešto ne radi kako treba, a zatim ga ponovo sastaviti dok to ne učini. I onda prelazimo na dio D i dio E.

Datum moje posjete je također relevantan za ovu priču, jer je dodao drugi sloj čudnog-postaje-stvarno mom izvještajnom putovanju. 

Dana 20. oktobra, region Seattle Everett bio je prekriven opasnim nivoima dima od šumskog požara. Indeks kvaliteta zraka za Everett bio je 254, što ga je činilo najgorim kvalitetom zraka na svijetu u to vrijeme, prema IQ Air.

“Nekoliko šumskih požara koji su gorjeli na sjevernim Kaskadama bili su podstaknuti toplim, suvim i vjetrovitim vremenskim uslovima. Istočni vjetrovi su rasplamsali vatru i odnijeli nastali dim na zapad prema Everettu i regiji Sijetla.” Christi Chester Schroeder, rekao mi je menadžer za nauku o kvalitetu zraka u IQAir North America.

Globalno zagrijavanje pomaže u potpirivanju tih požara, Denise L. Mauzerall, rekao mi je profesor inženjerstva životne sredine i međunarodnih odnosa na Princetonu.

"Klimatske promjene su doprinijele visokim temperaturama i sušnim uslovima koji su ove godine vladali na sjeverozapadu Pacifika", rekao je Mauzerall. “Ovi vremenski uslovi, pogoršani klimatskim promjenama, povećali su vjerovatnoću i težinu požara koji su odgovorni za izuzetno loš kvalitet zraka.”

Bilo je tako loše da je Helion po prvi put rekao svim svojim zaposlenima da ostanu kod kuće. Uprava je smatrala da je previše opasno tražiti od njih da napuste svoje kuće.

Okolnosti moje posjete pokrenule su neugodnu bitku. S jedne strane, imao sam novopronađeni osjećaj nade u pogledu mogućnosti fuzijske energije. Istovremeno sam se iznutra rvao sa dubokim osećajem straha od stanja u svetu.

Nisam sama osjetila težinu trenutka. “To je veoma neobično” Chris Pihl, suosnivač i glavni tehnološki direktor u Helionu, rekao je o dimu.

Pihl je radio na fuziji skoro dvije decenije. Vidio je kako evoluira iz područja akademskih fizičara u polje koje pomno prate novinari i prikupljaju milijarde investicija. Ljudi koji rade na fuziji postali su cool klinci, heroji autsajdera. Dok zajednički nadilazimo svaku realnu nadu da ćemo ostati unutar ciljanih 1.5 stepeni zagrevanja i kako globalna potražnja za energijom nastavlja da raste, fuzija je ono što se ponekad čini kao jedino rešenje.

„To je manje akademska potraga, altruistička potraga, a više se pretvara u igru ​​preživljavanja u ovom trenutku, mislim, s obzirom na to kako se stvari odvijaju,“ rekao mi je Pihl dok smo sjedili u praznim kancelarijama Heliona i gledali u zid od sivog dima. „Dakle, neophodno je. I drago mi je da privlači pažnju.”

Izvršni direktor i suosnivač David Kirtley prošetao me po ogromnom laboratorijskom prostoru u kojem Helion radi na izgradnji komponenti za svoj sistem sedme generacije, Polaris. Svaka generacija je dokazala neku kombinaciju fizike i inženjeringa koja je potrebna da se Helionov specifični pristup fuziji ostvari. Prototip šeste generacije, Trenta, završen je 2020. godine i pokazao se sposobnim da dostigne 100 miliona stepeni Celzijusa, što je ključna prekretnica za dokazivanje Helionovog pristupa.

Polaris treba da dokaže, između ostalog, da može postići neto električnu energiju – to jest, da proizvede više nego što troši – i već je započeo projektiranje svog sistema osme generacije, koji će biti njegov prvi komercijalni sistem. Cilj je pokazati da Helion može proizvesti električnu energiju iz fuzije do 2024. i da ima struju u mreži do kraja decenije, rekao mi je Kirtley.

Dio izvodljivosti dovođenja fuzijske energije u električnu mrežu u Sjedinjenim Državama zavisi od faktora koje Helion ne može kontrolisati — uspostavljanja regulatornih procesa s Nuklearnom regulatornom komisijom i procesa licenciranja za dobijanje potrebnih odobrenja za interkonekciju mreže, proces koji Kirtley vodi može se kretati od nekoliko godina do čak deset godina. Budući da postoji toliko regulatornih prepreka neophodnih da bi se fuzija uključila u mrežu, Kirtley je rekao da očekuje da će njihovi prvi kupci vjerovatno biti privatni kupci, kao što su tehnološke kompanije koje imaju podatkovne centre gladne energije, na primjer. Rad sa komunalnim preduzećima će trajati duže.

Jedan dio Polaris sistema koji za stručnjaka koji nije za fuziju (kao što sam ja) izgleda možda najsvjetskiji, Polaris Injector Test, koji je način na koji će gorivo za fuzijski reaktor dospjeti u uređaj.

Vjerovatno najpoznatija metoda fuzije uključuje tokamak, uređaj u obliku krafne koji koristi super moćne magnete za držanje plazme gdje se može dogoditi reakcija fuzije. Međunarodni projekat kolaborativne fuzije, tzv ITERS ("put" na latinskom), gradi masivni tokamak u južnoj Francuskoj kako bi dokazao održivost fuzije.

Helion ne gradi tokamak. Gradi dugački uski uređaj nazvan Field Reversed Configuration, ili FRC, a sljedeća verzija će biti duga oko 60 stopa.

Gorivo se ubrizgava u kratkim malim naletima na oba kraja uređaja, a električna struja koja teče u petlji ograničava plazmu. Magneti pucaju uzastopno u impulsima, šaljući plazmu na oba kraja koja puca jedan prema drugom brzinom većom od milion milja na sat. Plazme se razbijaju jedna u drugu u centralnoj fuzionoj komori gdje se spajaju i postaju supervruća gusta plazma koja dostiže 100 miliona stepeni Celzijusa. Ovdje dolazi do fuzije, stvarajući novu energiju. Magnetne zavojnice koje olakšavaju kompresiju plazme također obnavljaju energiju koja se generira. Dio te energije se reciklira i koristi za ponovno punjenje kondenzatora koji su izvorno pokretali reakciju. Dodatna dodatna energija je električna energija koja se može koristiti.  

Kirtley upoređuje pulsiranje njihove mašine za fuziju sa klipom.

„Kompresujete svoje gorivo, ono gori jako vruće i vrlo intenzivno, ali samo malo. A količina toplote koja se oslobađa u tom malom pulsu je više od velike vatre koja sve vreme gori”, rekao mi je. „I zato što je to puls, jer je to samo jedan mali impuls visokog intenziteta, te motore možete učiniti mnogo kompaktnijim, mnogo manjim“, što je važno za smanjenje troškova.

Ideja zapravo nije nova. To je bilo teoretizirano 1950-ih i 60-ih, rekao je Kirtley. Ali to nije bilo moguće izvršiti sve dok moderni tranzistori i poluprovodnici nisu razvijeni. I Pihl i Kirtley su razmatrali fuziju ranije u svojim karijerama i nisu bili uvjereni da je to ekonomski održivo sve dok nisu došli do ovog FRC dizajna. 

Još jedan jarak koji treba prijeći: Ovaj dizajn koristi gorivo koje je vrlo rijetko. Gorivo za Helionov pristup je deuterijum, izotop vodonika koji je prilično lako pronaći, i helijum tri, koji je vrlo rijedak tip helijuma sa jednim dodatnim neutronom.

„Nekada smo morali da kažemo da morate da odete u svemir da biste dobili helijum tri jer je bio tako redak“, rekao je Kritli. Kako bi omogućio povećanje njihove mašine za fuziju, Helion također razvija način za stvaranje helijuma tri fuzijom.

Nema sumnje da Helion ima mnogo koraka i procesa i regulatornih prepreka prije nego što može donijeti neograničenu čistu energiju u svijet, kao što i želi. Ali način na koji je osjećaj hodati po ogromnoj široko otvorenoj laboratoriji - s nekim od najvećih stropnih ventilatora koje sam ikada vidio - čini mi se mogućim na način koji nikada prije nisam osjetio. Vraćajući se u dim tog dana, bio sam tako zahvalan što imam tu dozu nade.

Ali većina ljudi tog dana nije obilazila laboratoriju Helion Energy. Većina ljudi je sjedila zaglavljena unutra, ili su se izlagala riziku vani, nesposobni da vide horizont, nesposobni da vide budućnost u kojoj je izgradnja fuzione mašine posao koji se obavlja kao mehaničar koji radi u garaži. Pitao sam Kirtleyja o osjećaju borbe koji sam imao zbog očaja zbog dima i nade u fuzione dijelove koji se sklapaju.

“Kognitivna disonanca onoga što vidimo u svijetu i onoga što ovdje možemo izgraditi je prilično ekstremna”, rekla je Kirtley.

“Prije dvadeset godina bili smo manje optimistični po pitanju fuzije.” Ali sada, njegove oči blistaju dok me šeta po laboratoriji. “Veoma sam uzbuđena. Postajem veoma – možete reći – postajem veoma energičan.”

I drugi mladi naučnici su takođe uzbuđeni zbog fuzije. Početkom sedmice kada sam ga posjetio, Kirtley je bila na konferenciji za fiziku plazme Američkog društva za fiziku i držala govor.

„Na kraju mog govora, izašao sam i bilo je 30 ili 40 ljudi koji su došli sa mnom, a u hodniku smo samo sat i po pričali o industriji“, rekao je. “Uzbuđenje je bilo ogromno. I dosta toga je bilo s mlađim inženjerima i naučnicima koji su studenti ili postdoktorati, ili u prvih 10 godina svoje karijere, koji su zaista uzbuđeni onim što privatna industrija radi.”