Posjet Helion Energyju kada je regija Seattle bila obavijena dimom

U četvrtak, 20. listopada, uzeo sam izvještajno putovanje u Everett, Washington, da posjetim Helijska energija, fuzijski startup koji je prikupio gotovo 600 milijuna dolara od niza relativno poznatih investitora iz Silicijske doline, uključujući Petera Thiela i Sama Altmana. Ima dodatnih 1.7 milijardi dolara u obvezama ako postigne određene ciljeve izvedbe.

Budući da nuklearna fuzija ima potencijal za stvaranje neograničenih količina čiste energije bez stvaranja dugotrajnog nuklearnog otpada, često se naziva "svetim gralom" čiste energije. Međutim, sveti gral ostaje nedokučiv, jer ponovno stvaranje fuzije na zemlji na način koji generira više energije potrebne za paljenje reakcije i može se održati dulje vremensko razdoblje do sada je ostalo nedostižno. Kad bismo samo uspjeli komercijalizirati fuziju ovdje na zemlji iu velikim razmjerima, svi naši energetski problemi bili bi riješeni, kažu zagovornici fuzije. 

Fuzija je također na horizontu već desetljećima, nedostižna, naizgled čvrsto ukorijenjena u tehno-utopiji koja postoji samo u znanstvenofantastičnim fantastičnim romanima.

Ali posjet ogromnom radnom prostoru i laboratoriju tvrtke Helion Energy izvukao je za mene ideju fuzije iz potpuno fantastičnog u potencijalno stvarno. Naravno, "potencijalno stvarno" ne znači da će fuzija sljedeće godine biti komercijalno održiv izvor energije koji će napajati vaš dom i moje računalo. Ali više nema osjećaja kao da letite svemirskim brodom do Plutona.

Dok sam hodao kroz masivne zgrade Helion Energy u Everettu, jednu u potpunosti operativnu i jednu još u izgradnji, iznenadilo me kako je sve izgledalo svakodnevno. Posvuda su građevinska oprema, strojevi, strujni kablovi, radni stolovi i bezbrojni sastavni dijelovi koji izgledaju kao svemirski brod. Planovi se ostvaruju. Konstruiraju se i testiraju strojevi koji izgledaju divlje strano.

Zaposlenicima Helion Energyja posao je izgradnja fuzijskog uređaja. Ići u ured svaki dan znači stavljati dio A u dio B i dio C, petljati s tim dijelovima, testirati ih, a zatim ih stavljati s još dijelova, testirati ih, rastavljati te dijelove možda kad nešto ne radi kako treba, a zatim ga ponovno sastavljate dok ne uspije. I onda prelazimo na dio D i dio E.

Datum mog posjeta također je bitan za ovu priču, jer je dodao još jedan sloj čudno-postaje-stvarnog mom putovanju s izvješćivanjem. 

Dana 20. listopada regija Seattle Everett bila je prekrivena opasnim razinama dima od požara. Indeks kvalitete zraka za Everett bio je 254, što ga je činilo najlošijom kvalitetom zraka na svijetu u to vrijeme, prema IQ zraka.

“Nekoliko šumskih požara koji su gorjeli u sjevernim kaskadama potaknuli su topli, suhi i vjetroviti vremenski uvjeti. Istočni vjetrovi rasplamsavali su požare i tjerali nastali dim prema zapadu prema Everettu i regiji Seattlea," Christi Chester Schroeder, rekao mi je voditelj znanosti o kvaliteti zraka u IQAir North America.

Globalno zagrijavanje pomaže potpirivanju tih požara, Denise L. Mauzerall, profesor inženjerstva okoliša i međunarodnih poslova na Princetonu, rekao mi je.

"Klimatske promjene pridonijele su visokim temperaturama i suhim uvjetima koji su ove godine prevladavali na pacifičkom sjeverozapadu", rekao je Mauzerall. "Ovi vremenski uvjeti, pogoršani klimatskim promjenama, povećali su vjerojatnost i ozbiljnost požara koji su odgovorni za izuzetno lošu kvalitetu zraka."

Bilo je toliko loše da je Helion rekao svim svojim zaposlenicima da ostanu kod kuće prvi put u životu. Uprava je smatrala preopasnim tražiti od njih da napuste svoje kuće.

Okolnosti moga posjeta stvorile su neugodnu bitku. S jedne strane, imao sam novootkriveni osjećaj nade o mogućnosti fuzijske energije. Istovremeno sam se iznutra borio s dubokim osjećajem straha zbog stanja svijeta.

Nisam bio jedini koji je osjetio težinu trenutka. “Vrlo je neobično,” Chris Pihl, suosnivač i glavni tehnološki direktor u Helionu, rekao je o dimu.

Pihl radi na fuziji već gotovo dva desetljeća. Vidio je kako se razvilo iz carstva fizičara akademika u polje koje su pomno pratili novinari i prikupljalo milijarde ulaganja. Ljudi koji rade na fuziji postali su cool klinci, heroji podbacivanja. Dok kolektivno gubimo svaku realnu nadu da ćemo ostati unutar ciljanih 1.5 stupnjeva zagrijavanja i dok globalna potražnja za energijom nastavlja rasti, fuzija je način na koji se ponekad čini jedino rješenje.

"Manje je to akademska potraga, altruistična potraga, a mislim da se u ovom trenutku više pretvara u igru ​​preživljavanja, s obzirom na to kako stvari idu", rekao mi je Pihl dok smo sjedili u praznim uredima Heliona i gledali u zid sivog dima. “Dakle, potrebno je. I drago mi je da privlači pozornost.”

CEO i suosnivač David Kirtley proveo me po golemom laboratoriju u kojem Helion radi na izradi komponenti za svoj sustav sedme generacije, Polaris. Svaka je generacija dokazala neku kombinaciju fizike i inženjerstva koja je potrebna da se Helionov specifični pristup fuziji dovede do ploda. Prototip šeste generacije, Trenta, dovršen je 2020. i pokazao se sposobnim doseći 100 milijuna Celzijevih stupnjeva, što je ključna prekretnica za dokazivanje Helionova pristupa.

Polaris bi trebao dokazati, između ostalog, da može postići neto električnu energiju - to jest, generirati više nego što troši - i već je započeo dizajn svoje osme generacije sustava, koji će biti njegov prvi komercijalni sustav. Cilj je pokazati da Helion može proizvoditi električnu energiju iz fuzije do 2024. i imati struju u mreži do kraja desetljeća, rekao mi je Kirtley.

Dio izvedivosti dovođenja fuzijske energije u električnu mrežu u Sjedinjenim Državama ovisi o čimbenicima koje Helion ne može kontrolirati — uspostavljanje regulatornih procesa s Nuklearnom regulatornom komisijom i procesi licenciranja za dobivanje potrebnih odobrenja za međusobno povezivanje mreže, proces koji je Kirtley rečeno može varirati od nekoliko godina do čak deset godina. Budući da postoji toliko mnogo regulatornih prepreka potrebnih da se fuzija priključi na mrežu, Kirtley je rekao da očekuje da će njihovi prvi korisnici koji će platiti vjerojatno biti privatni korisnici, poput tehnoloških tvrtki koje imaju podatkovne centre gladne energije, na primjer. Suradnja s komunalnim poduzećima trajat će duže.

Jedan dio Polaris sustava koji izgleda možda najstrašniji za stručnjaka za nefuziju (poput mene) Polaris Injector Test, koji je način na koji će gorivo za fuzijski reaktor doći u uređaj.

Vjerojatno najpoznatija metoda fuzije uključuje tokamak, uređaj u obliku krafne koji koristi super snažne magnete za držanje plazme na mjestu gdje se može dogoditi reakcija fuzije. Međunarodni kolaborativni fuzijski projekt, tzv ITER ("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 bit će duga oko 60 stopa.

Gorivo se ubrizgava u kratkim sićušnim naletima na oba kraja uređaja, a električna struja koja teče u petlji ograničava plazmu. Magneti se pale uzastopno u impulsima, šaljući plazmu na oba kraja koja puca jedna prema drugoj brzinom većom od milijun milja na sat. Plazme se sudaraju jedna s drugom u središnjoj fuzijskoj komori gdje se stapaju u supervruću gustu plazmu koja doseže 100 milijuna stupnjeva Celzijusa. Ovdje dolazi do fuzije, stvarajući novu energiju. Magnetske zavojnice koje olakšavaju kompresiju plazme također vraćaju generiranu energiju. 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 uspoređuje pulsiranje njihovog fuzijskog stroja s klipom.

“Sabijate svoje gorivo, ono gori vrlo vruće i vrlo intenzivno, ali samo nakratko. A količina topline koja se oslobađa u tom malom pulsu veća je od velike vatre koja gori cijelo vrijeme”, rekao mi je. "A budući da je to puls, jer je to samo jedan mali puls visokog intenziteta, te motore možete učiniti mnogo kompaktnijima, puno manjima", što je važno za smanjenje troškova.

Ideja zapravo nije nova. O tome se teoretiziralo 1950-ih i 60-ih godina, rekao je Kirtley. Ali to nije bilo moguće izvesti sve dok nisu razvijeni moderni tranzistori i poluvodiči. I Pihl i Kirtley ranije su u svojim karijerama gledali na fuziju i nisu bili uvjereni da je ekonomski isplativa sve dok nisu došli do ovog FRC dizajna. 

Još jedan jarak za prijeći: Ovaj dizajn koristi gorivo koje je vrlo rijetko. Gorivo za Helionov pristup je deuterij, izotop vodika koji je prilično lako pronaći, i helij tri, koji je vrlo rijetka vrsta helija s jednim dodatnim neutronom.

"Nekad smo morali reći da morate ići u svemir kako biste nabavili helij tri jer je bio tako rijedak", rekao je Kritley. Kako bi omogućili povećanje njihovog stroja za fuziju, Helion također razvija način za proizvodnju helija tri fuzijom.

Nema sumnje da Helion ima mnogo koraka, procesa i regulatornih prepreka prije nego što svijetu može donijeti neograničenu količinu čiste energije, kao što mu je cilj. Ali način na koji se osjeća hodati oko golemog široko otvorenog laboratorija - s nekim od najvećih stropnih ventilatora koje sam ikada vidio - čini se mogućim na način koji nikad prije nisam osjetio. Vrativši se u dim tog dana, bio sam tako zahvalan što imam tu dozu nade.

Ali većina ljudi tog dana nije obilazila laboratorij Helion Energy. Većina ljudi sjedila je zaglavljena unutra ili se izlagala riziku vani, nesposobna vidjeti horizont, nesposobna vidjeti budućnost u kojoj je izgradnja fuzijskog stroja posao koji se obavlja poput mehaničara koji radi u garaži. Pitao sam Kirtleyja o osjećaju borbe koji sam imao od očaja zbog dima i nade zbog spajanja dijelova fuzije.

"Kognitivna disonanca onoga što vidimo vani u svijetu i onoga što moramo izgraditi ovdje je prilično ekstremna", rekao je Kirtley.

“Prije dvadeset godina bili smo manje optimistični u pogledu fuzije.” Ali sada, njegove oči sjaje dok me vodi po laboratoriju. “Jako sam uzbuđen. Postajem vrlo — možete reći — dobivam veliku energiju.”

Drugi mladi znanstvenici također su uzbuđeni zbog fuzije. Početkom tjedna kad sam ga posjetio, Kirtley je bio na konferenciji Odjela za fiziku plazme Američkog fizičarskog društva i držao govor.

“Na kraju mog razgovora, izašao sam i bilo je 30 ili 40 ljudi koji su došli sa mnom, au hodniku smo razgovarali sat i pol o industriji,” rekao je. “Uzbuđenje je bilo ogromno. I puno toga bilo je s mlađim inženjerima i znanstvenicima koji su ili diplomirani studenti ili postdoktorandi, ili u prvih 10 godina svoje karijere, koji su stvarno uzbuđeni onim što privatna industrija radi.”