Návšteva Helion Energy, keď bola oblasť Seattlu zahalená dymom

Vo štvrtok 20. októbra som sa vybral na reportážny výlet do Everettu v štáte Washington Helion Energy, fúzny startup, ktorý vyzbieral takmer 600 miliónov dolárov od množstva relatívne známych investorov zo Silicon Valley, vrátane Petra Thiela a Sama Altmana. Má ďalších 1.7 miliardy dolárov v záväzkoch, ak dosiahne určité výkonnostné ciele.

Keďže jadrová fúzia má potenciál vyrábať neobmedzené množstvo čistej energie bez vytvárania dlhodobého jadrového odpadu, často sa nazýva „svätý grál“ čistej energie. Svätý grál však zostáva nepolapiteľný, pretože obnovenie fúzie na Zemi spôsobom, ktorý generuje viac energie, ktorá je potrebná na zapálenie reakcie a dá sa udržať dlhší čas, bolo doteraz nedosiahnuteľné. Ak by sa nám podarilo komercializovať fúziu tu na Zemi a vo veľkom meradle, všetky naše energetické problémy by sa vyriešili, hovoria zástancovia fúzie. 

Fúzia je už desaťročia na obzore, mimo dosahu, zdanlivo pevne zakorenená v technoutópii, ktorá existuje len v sci-fi fantasy románoch.

Ale návšteva obrovského pracovného priestoru a laboratória Helion Energy vytiahla myšlienku fúzie z úplne fantastického a pre mňa potenciálneho reálneho. Samozrejme, „potenciálne skutočné“ neznamená, že fúzia bude komerčne životaschopným zdrojom energie, ktorý bude napájať váš domov a môj počítač budúci rok. Ale už to nie je ako let kozmickou loďou k Plutu.

Keď som sa prechádzal po obrovských budovách Helion Energy v Everette, jedna plne funkčná a jedna stále vo výstavbe, uchvátilo ma, ako všetko vyzeralo počas pracovného dňa. Stavebné vybavenie, stroje, napájacie káble, pracovné stoly a nespočetné množstvo komponentov, ktoré vyzerajú ako vesmírne lode, sú všade. Plány sa realizujú. Konštruujú a testujú sa divoko cudzo vyzerajúce stroje.

Pre zamestnancov Helion Energy je stavba fúzneho zariadenia ich úlohou. Chodiť každý deň do kancelárie znamená vložiť časť A do časti B a do časti C, pohrať sa s týmito časťami, otestovať ich a potom do nich vložiť ďalšie časti, otestovať ich, prípadne tieto časti rozobrať, keď niečo nefunguje správne. a potom to znova zložiť, kým sa to nestane. Potom prejdite na časť D a časť E.

Dátum mojej návštevy je relevantný aj pre tento príbeh, pretože môjmu reportérskemu výletu dodal druhú vrstvu podivnosti – stáva sa reálnou. 

20. októbra bola oblasť Seattle Everett zahalená nebezpečnými hladinami dymu z lesných požiarov. Index kvality ovzdušia pre Everett bol 254, čo z neho v tom čase robilo najhoršiu kvalitu ovzdušia na svete. IQAir.

„Niekoľko požiarov horiacich v severných kaskádach bolo vyvolaných teplým, suchým a veterným počasím. Východné vetry rozhoreli požiare a zároveň hnali výsledný dym smerom na západ smerom k Everettu a oblasti Seattlu,“ Christi Chester Schroeder, povedal mi manažér pre kvalitu ovzdušia v IQAir v Severnej Amerike.

Globálne otepľovanie pomáha živiť tieto požiare, Denise L. Mauzerall, profesor environmentálneho inžinierstva a medzinárodných záležitostí na Princetone, mi povedal.

"Klimatické zmeny prispeli k vysokým teplotám a suchým podmienkam, ktoré tento rok panovali na severozápade Pacifiku," povedal Mauzerall. "Tieto poveternostné podmienky, zhoršené klimatickými zmenami, zvýšili pravdepodobnosť a závažnosť požiarov, ktoré sú zodpovedné za extrémne zlú kvalitu ovzdušia."

Bolo to také zlé, že Helion po prvý raz povedal všetkým svojim zamestnancom, aby zostali doma. Vedenie považovalo za príliš nebezpečné žiadať ich, aby opustili svoje domy.

Okolnosti mojej návštevy vyvolali nepríjemný boj. Na jednej strane som mal novoobjavený pocit nádeje ohľadom možnosti fúznej energie. Zároveň som vnútorne zápasil s hlbokým pocitom strachu zo stavu sveta.

Nebol som sám, kto pocítil váhu okamihu. "Je to veľmi nezvyčajné," Chris Pihl, spoluzakladateľ a hlavný technologický riaditeľ spoločnosti Helion, povedal o dyme.

Pihl pracuje na fúzii už takmer dve desaťročia. Videl, ako sa to vyvinulo z oblasti fyzikov akademikov do oblasti, ktorú pozorne sledujú reportéri a zbierajú miliardové investície. Ľudia pracujúci na fúzii sa stali skvelými deťmi, smoliarskymi hrdinami. Keďže spoločne prekračujeme akúkoľvek realistickú nádej udržať sa v rámci cieľových 1.5 stupňa otepľovania a keďže globálny dopyt po energii neustále rastie, jadrová syntéza je domovom, ktorý sa niekedy javí ako jediné riešenie.

"Je to menej akademické, altruistické prenasledovanie a myslím si, že v tomto bode sa to mení skôr na hru o prežitie, vzhľadom na to, ako sa veci vyvíjajú," povedal mi Pihl, keď sme sedeli v prázdnych kanceláriách Helionu a dívali sa na stena sivého dymu. "Takže je to nevyhnutné. A som rád, že to priťahuje pozornosť."

CEO a spoluzakladateľ David Kirtley sprevádzal ma po obrovskom laboratórnom priestore, kde Helion pracuje na konštrukcii komponentov pre svoj systém siedmej generácie, Polaris. Každá generácia preukázala určitú kombináciu fyziky a inžinierstva, ktorá je potrebná na uskutočnenie špecifického prístupu Helionu k fúzii. Prototyp šiestej generácie, Trenta, bol dokončený v roku 2020 a dokázal dosiahnuť 100 miliónov stupňov Celzia, čo je kľúčový míľnik na preukázanie prístupu Helionu.

Polaris má okrem iného dokázať, že dokáže dosiahnuť čistú elektrinu – teda vyrobiť viac, ako spotrebuje – a už začal navrhovať svoj systém ôsmej generácie, ktorý bude jeho prvým komerčným systémom. Cieľom je ukázať, že Helion dokáže vyrobiť elektrinu z fúzie do roku 2024 a mať elektrickú energiu v sieti do konca desaťročia, povedal mi Kirtley.

Časť uskutočniteľnosti získania energie z jadrovej syntézy do elektrickej siete v Spojených štátoch závisí od faktorov, ktoré Helion nemôže kontrolovať – vytvorenie regulačných procesov s Komisiou pre jadrovú reguláciu a licenčné procesy na získanie požadovaných schválení prepojenia siete, čo je proces, ktorý Kirtley sa môže pohybovať od niekoľkých rokov až po desať rokov. Pretože existuje toľko regulačných prekážok, ktoré sú potrebné na zapojenie fúzie do siete, Kirtley povedal, že očakáva, že ich prvými platiacimi zákazníkmi budú pravdepodobne súkromní zákazníci, ako sú technologické spoločnosti, ktoré majú napríklad energeticky náročné dátové centrá. Spolupráca s verejnoprospešnými spoločnosťami bude trvať dlhšie.

Jedna časť systému Polaris, ktorá pre odborníka bez fúzie (ako som ja) vyzerá asi najviac nadpozemsky, test Polaris Injector Test, ktorým sa palivo pre fúzny reaktor dostane do zariadenia.

Pravdepodobne najznámejšia metóda fúzie zahŕňa tokamak, zariadenie v tvare šišky, ktoré používa super silné magnety na udržanie plazmy tam, kde môže dôjsť k fúznej reakcii. Medzinárodný projekt spoločnej fúzie, tzv ITERS („cesta“ v latinčine), buduje masívny tokamak v južnom Francúzsku, aby dokázal životaschopnosť fúzie.

Helion nestavia tokamak. Stavia dlhé úzke zariadenie s názvom Field Reversed Configuration alebo FRC a ďalšia verzia bude dlhá asi 60 stôp.

Palivo sa vstrekuje v krátkych malých dávkach na oboch koncoch zariadenia a elektrický prúd prúdiaci v slučke obmedzuje plazmu. Magnety vystreľujú postupne v impulzoch a posielajú plazmy na oboch koncoch k sebe navzájom rýchlosťou vyššou ako jeden milión míľ za hodinu. Plazmy na seba narazia v centrálnej fúznej komore, kde sa zlúčia do superhorúcej hustej plazmy, ktorá dosahuje 100 miliónov stupňov Celzia. Tu dochádza k fúzii, pri ktorej sa generuje nová energia. Magnetické cievky, ktoré uľahčujú kompresiu plazmy, tiež získavajú energiu, ktorá sa vytvára. Časť tejto energie sa recykluje a použije na dobitie kondenzátorov, ktoré pôvodne poháňali reakciu. Dodatočnou energiou navyše je elektrina, ktorú možno použiť.  

Kirtley porovnáva pulzovanie ich fúzneho stroja s piestom.

„Stlačíte palivo, horí veľmi horúco a veľmi intenzívne, ale len na malú chvíľu. A množstvo tepla uvoľneného v tomto malom pulze je viac ako len veľký oheň, ktorý je stále zapálený,“ povedal mi. „A keďže je to pulz, pretože je to len jeden malý pulz s vysokou intenzitou, môžete tieto motory urobiť oveľa kompaktnejšími, oveľa menšími,“ čo je dôležité pre udržanie nízkych nákladov.

Myšlienka v skutočnosti nie je nová. Bolo to teoretizované v 1950. a 60. rokoch, povedal Kirtley. Nebolo to však možné vykonať, kým neboli vyvinuté moderné tranzistory a polovodiče. Pihl aj Kirtley sa zaoberali fúziou skôr vo svojej kariére a neboli presvedčení, že je ekonomicky životaschopná, kým neprišli k tomuto dizajnu FRC. 

Ďalšia priekopa na prekročenie: Tento dizajn používa palivo, ktoré je veľmi zriedkavé. Palivom pre Helionov prístup je deutérium, izotop vodíka, ktorý sa dá pomerne ľahko nájsť, a hélium tri, čo je veľmi vzácny typ hélia s jedným neutrónom navyše.

"Kedysi sme museli povedať, že musíte ísť do vesmíru, aby ste získali hélium tri, pretože to bolo také zriedkavé," povedal Kritley. Aby mohol byť ich fúzny stroj zväčšený, Helion tiež vyvíja spôsob výroby hélia XNUMX pomocou fúzie.

Niet pochýb o tom, že Helion má veľa krokov, procesov a regulačných prekážok, kým môže svetu priniesť neobmedzenú čistú energiu, ako si to želá. Ale spôsob, akým sa to cíti chodiť po obrovskom široko otvorenom laboratórnom zariadení – s niektorými z najväčších stropných ventilátorov, aké som kedy videl – sa zdá byť možný spôsobom, ktorý som nikdy predtým nepocítil. Keď som sa v ten deň vrátil do dymu, bol som tak vďačný za tú dávku nádeje.

Väčšina ľudí však v ten deň nebola na prehliadke laboratória Helion Energy. Väčšina ľudí sedela zaseknutá vo vnútri alebo sa vystavovala riziku vonku, neschopní vidieť horizont, nevidieť budúcnosť, kde je stavba fúzneho stroja práca, ktorá sa vykonáva ako mechanik pracujúci v garáži. Spýtal som sa Kirtleyho na bojový pocit, ktorý som mal zo zúfalstva z dymu a nádeje na montáž fúznych častí.

"Kognitívna disonancia toho, čo niekedy vidíme vo svete, a toho, čo tu môžeme vybudovať, je dosť extrémna," povedal Kirtley.

"Pred dvadsiatimi rokmi sme boli menej optimistickí, pokiaľ ide o fúziu." Ale teraz mu oči žiaria, keď ma prechádza po laboratóriu. "Som veľmi vzrušený. Cítim sa veľmi - môžete povedať - som veľmi nabitý energiou."

Ďalší mladí vedci sú tiež nadšení z fúzie. Začiatkom týždňa, keď som tam bol, bola Kirtley na konferencii oddelenia fyziky plazmy v Americkej fyzikálnej spoločnosti a mala prednášku.

"Na konci mojej prednášky som odišiel a so mnou prišlo 30 alebo 40 ľudí a na chodbe sme sa hodinu a pol rozprávali o tomto odvetví," povedal. "Nadšenie bolo obrovské. A veľa z toho bolo s mladšími inžiniermi a vedcami, ktorí sú buď postgraduálni študenti alebo postdoktorandi, alebo v prvých 10 rokoch svojej kariéry sú skutočne nadšení z toho, čo robí súkromný priemysel.“