Apmeklējot Helion Energy, kad Sietlas reģions bija dūmos

Ceturtdien, 20. oktobrī, es devos atskaites braucienā uz Everetu, Vašingtonas štatā, lai apmeklētu Hēlija enerģija, kodolsintēzes jaunuzņēmums, kas ir piesaistījis gandrīz 600 miljonus ASV dolāru no daudziem salīdzinoši labi zināmiem Silīcija ielejas investoriem, tostarp Pīteram Tīlam un Semam Altmanam. Tam ir vēl 1.7 miljardu dolāru saistības, ja tas sasniedz noteiktus darbības mērķus.

Tā kā kodolsintēzei ir potenciāls iegūt neierobežotu daudzumu tīras enerģijas, neradot ilgstošus kodolatkritumus, to bieži sauc par tīras enerģijas “svēto grālu”. Tomēr svētais grāls joprojām ir nenotverams, jo līdz šim nav izdevies atjaunot kodolsintēzi uz zemes tādā veidā, kas ģenerē vairāk enerģijas, kas nepieciešama reakcijas aizdedzināšanai un ko var uzturēt ilgāku laiku. Ja mēs spētu komercializēt kodolsintēzi šeit uz zemes un mērogā, visas mūsu enerģijas problēmas būtu atrisinātas, saka kodolsintēzes atbalstītāji. 

Arī kodolsintēze ir bijusi pie apvāršņa gadu desmitiem, tikko nesasniedzama, šķietami stingri iesakņojusies tehnoutopijā, kas pastāv tikai zinātniskās fantastikas fantāzijas romānos.

Taču, apmeklējot Helion Energy milzīgo darba vietu un laboratoriju, ideja par saplūšanu manī radās no pilnīgi fantastiskā un potenciāli reālā. Protams, “potenciāli reāls” nenozīmē, ka kodolsintēze būs komerciāli dzīvotspējīgs enerģijas avots, kas nākamgad nodrošinās jūsu māju un manu datoru. Taču vairs nav sajūtas kā lidot ar kosmosa kuģi uz Plutonu.

Kad es staigāju pa lielajām Helion Energy ēkām Everetā, viena pilnībā darbojās un viena joprojām tiek būvēta, mani pārsteidza tas, kā viss izskatījās ikdienišķi. Visur atrodas celtniecības aprīkojums, tehnika, strāvas vadi, darbagaldi un neskaitāmas kosmosa kuģa izskata detaļas. Plāni tiek īstenoti. Tiek konstruētas un testētas mežonīgi sveša izskata mašīnas.

Helion Energy darbiniekiem kodolsintēzes iekārtas izgatavošana ir viņu darbs. Katru dienu doties uz biroju nozīmē ievietot A daļu B daļā un C daļā, ķerties pie šīm daļām, tās pārbaudīt un pēc tam pievienot tām vairāk detaļu, pārbaudīt tās, izjaukt šīs daļas, iespējams, ja kaut kas nedarbojas pareizi. un pēc tam atkal saliekot kopā, līdz tas notiek. Un tad pārejiet uz D un E daļu.

Manas vizītes datums attiecas arī uz šo stāstu, jo tas pievienoja manam ziņojuma braucienam otru dīvainības slāni, kas kļūst reāls. 

20. oktobrī Sietlas Everetas reģionu pārņēma bīstami kūlas ugunsgrēku dūmi. Gaisa kvalitātes indekss Everetam bija 254, kas tobrīd bija vissliktākā gaisa kvalitāte pasaulē. IQAir.

"Vairākus meža ugunsgrēkus ziemeļu kaskādēs izraisīja silti, sausi un vējaini laika apstākļi. Austrumu vēji uzliesmoja ugunsgrēkus, kā arī aiznesa dūmus rietumu virzienā uz Everetu un Sietlas reģionu. Kristija Čestere Šrēdere, man teica IQAir Ziemeļamerikas gaisa kvalitātes zinātnes vadītājs.

Globālā sasilšana palīdz uzkurināt šos ugunsgrēkus, Denīze L. MauzeralaMan pastāstīja Prinstonas vides inženierijas un starptautisko lietu profesors.

"Klimata pārmaiņas ir veicinājušas augstās temperatūras un sausos apstākļus, kas šogad dominēja Klusā okeāna ziemeļrietumos," sacīja Mauzeralls. "Šie laikapstākļi, ko saasina klimata pārmaiņas, ir palielinājuši ugunsgrēku iespējamību un smagumu, kas izraisa ārkārtīgi slikto gaisa kvalitāti."

Tas bija tik slikti, ka Helions pirmo reizi visiem saviem darbiniekiem bija licis palikt mājās. Vadība uzskatīja, ka ir pārāk bīstami lūgt viņiem atstāt savas mājas.

Manas vizītes apstākļi izraisīja neērtu cīņu. No vienas puses, man bija jaunatklāta cerība par kodolsintēzes enerģijas iespējamību. Tajā pašā laikā es iekšēji cīnījos ar dziļu baiļu sajūtu par pasaules stāvokli.

Es nebiju viena, kas sajutu šī brīža smagumu. "Tas ir ļoti neparasti," Kriss Pihls, Helion līdzdibinātājs un galvenais tehnoloģiju speciālists, teica par dūmiem.

Pihls ir strādājis pie kodolsintēzes jau gandrīz divas desmitgades. Viņš ir redzējis, ka tā attīstās no fiziķu akadēmiķu sfēras uz jomu, kurai rūpīgi seko reportieri un kas iekasē miljardus investīcijās. Cilvēki, kas strādā pie kodolsintēzes, ir kļuvuši par foršiem bērniem, mazākiem varoņiem. Tā kā mēs kolektīvi pārspējam jebkādas reālas cerības saglabāt mērķtiecīgo 1.5 grādu sasilšanu un globālajam enerģijas pieprasījumam turpina pieaugt, kodolsintēze ir mājsaimniecība, kas dažkārt šķiet vienīgais risinājums.

"Tā ir mazāk akadēmiska nodarbošanās, altruistiska tiekšanās, un, manuprāt, šobrīd tā vairāk pārvēršas par izdzīvošanas spēli, ņemot vērā to, kā lietas notiek," Pihls man teica, kad mēs sēdējām tukšajos Helion birojos un skatījāmies uz pelēku dūmu siena. "Tātad tas ir nepieciešams. Un es priecājos, ka tas piesaista uzmanību. ”

Izpilddirektors un līdzdibinātājs Deivids Kērtlijs apstaigāja mani pa plašo laboratorijas telpu, kurā Helion strādā pie sastāvdaļu konstruēšanas savai septītās paaudzes sistēmai Polaris. Katra paaudze ir pierādījusi kādu fizikas un inženierijas kombināciju, kas nepieciešama, lai īstenotu Helion īpašo pieeju kodolsintēzes jomā. Sestās paaudzes prototips Trenta tika pabeigts 2020. gadā, un izrādījās, ka tas spēj sasniegt 100 miljonus grādu pēc Celsija, kas ir galvenais pavērsiens, lai pierādītu Helion pieeju.

Polaris, cita starpā, ir paredzēts, lai pierādītu, ka tas var sasniegt neto elektroenerģiju, tas ir, saražot vairāk, nekā patērē, un tas jau ir sācis izstrādāt savu astotās paaudzes sistēmu, kas būs tā pirmā komerciālā līmeņa sistēma. Mērķis ir pierādīt, ka Helions spēj ražot elektrību no kodolsintēzes līdz 2024. gadam un līdz desmitgades beigām nodrošināt elektroenerģiju tīklā, man teica Kērtlijs.

Dažas iespējas iegūt kodolsintēzes enerģiju elektroenerģijas tīklā Amerikas Savienotajās Valstīs ir atkarīgas no faktoriem, kurus Helons nevar kontrolēt — regulējošo procesu izveidošana Kodolenerģijas regulēšanas komisijā un licencēšanas procesi, lai iegūtu nepieciešamos tīkla starpsavienojumu apstiprinājumus, un tas ir process, ko Kērtlijs ir veicis. var būt no dažiem gadiem līdz pat desmit gadiem. Tā kā kodolsintēzes iekļaušanai tīklā ir nepieciešams tik daudz regulējošu šķēršļu, Kērtlijs sacīja, ka sagaida, ka viņu pirmie maksājošie klienti, visticamāk, būs privātie klienti, piemēram, tehnoloģiju uzņēmumi, kuriem ir enerģijas izsalkuši datu centri. Darbs ar komunālajiem uzņēmumiem prasīs ilgāku laiku.

Viena no Polaris sistēmas daļām, kas, iespējams, šķiet vispasaulīgākā ekspertam, kas nav kodolsintēzes eksperts (kā es), Polaris inžektora tests, kas ir veids, kā kodolsintēzes reaktora degviela nonāks ierīcē.

Iespējams, ka vispazīstamākā kodolsintēzes metode ietver tokamaku, virtuļa formas ierīci, kas izmanto īpaši spēcīgus magnētus, lai noturētu plazmu, kur var notikt saplūšanas reakcija. Starptautisks sadarbības kodolsintēzes projekts, ko sauc ITER ("ceļš" latīņu valodā) būvē masīvu tokamaku Dienvidfrancijā, lai pierādītu kodolsintēzes dzīvotspēju.

Helions nebūvē tokamaku. Tā veido garu, šauru ierīci, ko sauc par Field Reversed Configuration jeb FRC, un nākamā versija būs aptuveni 60 pēdas gara.

Degviela tiek iesmidzināta īsos sīkos uzliesmojumos abos ierīces galos, un elektriskā strāva, kas plūst cilpā, ierobežo plazmu. Magnēti izšauj secīgi impulsos, nosūtot plazmas abos galos šaujot viena pret otru ar ātrumu, kas lielāks par vienu miljonu jūdžu stundā. Plazmas saduras viena ar otru centrālajā saplūšanas kamerā, kur tās saplūst, kļūstot par īpaši karstu, blīvu plazmu, kas sasniedz 100 miljonus grādu pēc Celsija. Šeit notiek saplūšana, radot jaunu enerģiju. Magnētiskās spoles, kas atvieglo plazmas saspiešanu, arī atgūst ģenerēto enerģiju. Daļa šīs enerģijas tiek pārstrādāta un izmantota, lai uzlādētu kondensatorus, kas sākotnēji nodrošināja reakciju. Papildu papildu enerģija ir elektrība, ko var izmantot.  

Kērtlijs salīdzina viņu kodolsintēzes iekārtas pulsēšanu ar virzuli.

“Jūs saspiežat degvielu, tā deg ļoti karsti un ļoti intensīvi, bet tikai nedaudz. Un siltuma daudzums, kas izdalās šajā mazajā pulsā, ir vairāk nekā liels ugunskurs, kas visu laiku deg,” viņš man teica. "Un tā kā tas ir impulss, jo tas ir tikai viens mazs augstas intensitātes impulss, jūs varat padarīt šos dzinējus daudz kompaktākus, daudz mazākus," kas ir svarīgi, lai samazinātu izmaksas.

Ideja patiesībā nav jauna. Kērtlijs sacīja, ka tas tika teoretizēts pagājušā gadsimta 1950. un 60. gados. Bet to nebija iespējams izpildīt, kamēr nebija izstrādāti moderni tranzistori un pusvadītāji. Gan Pihls, gan Kērtlijs aplūkoja kodolsintēzi agrāk savā karjerā un nebija pārliecināti, ka tā ir ekonomiski dzīvotspējīga, līdz viņi nonāca pie šī FRC dizaina. 

Vēl viens grāvis, kas jāšķērso: šajā dizainā tiek izmantota degviela, kas ir ļoti reta. Heliona pieejas degviela ir deitērijs, ūdeņraža izotops, kuru ir diezgan viegli atrast, un hēlijs trīs, kas ir ļoti rets hēlija veids ar vienu papildu neitronu.

"Mums kādreiz bija jāsaka, ka jums bija jāiet kosmosā, lai iegūtu hēliju trīs, jo tas bija tik reti," sacīja Kritlijs. Lai ļautu palielināt savu kodolsintēzes iekārtu, Helion arī izstrādā veidu, kā ar kodolsintēzi izveidot hēliju trīs.

Nav šaubu, ka Helionam ir daudz darbību un procesu, kā arī regulējoši šķēršļi, pirms tas var sniegt pasaulei neierobežotu tīru enerģiju, kā tas ir paredzēts. Taču tas, kā ir staigāt pa milzīgu plaši atvērtu laboratoriju — ar dažiem no lielākajiem griestu ventilatoriem, kādus jebkad esmu redzējis — tas šķiet iespējams tādā veidā, kādu es nekad agrāk nebiju jutis. Tajā dienā atkal ejot ārā dūmos, es biju tik pateicīgs par šo cerību devu.

Taču lielākā daļa cilvēku tajā dienā neapmeklēja Helion Energy laboratoriju. Lielākā daļa cilvēku sēdēja iestrēguši iekšā vai pakļāva sevi riskam ārpusē, neredzot horizontu, neredzot nākotni, kurā kodolsintēzes iekārtas būvēšana ir darbs, kas tiek veikts kā mehāniķis, kas strādā garāžā. Es jautāju Kērtlijai par cīņu, ko manī pārņēma izmisums no dūmiem un cerības uz kodolsintēzes detaļu montāžu.

"Kognitīvā disonanse dažkārt tam, ko mēs redzam pasaulē un ko mēs šeit veidojam, ir diezgan ekstrēma," sacīja Kērtlijs.

"Pirms divdesmit gadiem mēs bijām mazāk optimistiski par kodolsintēzi." Bet tagad viņa acis mirdz, kad viņš staigā mani pa laboratoriju. “Esmu ļoti sajūsmā. Es kļūstu ļoti enerģisks — jūs varat teikt — es kļūstu ļoti enerģisks.

Arī citi jaunie zinātnieki ir sajūsmā par kodolsintēzi. Nedēļas sākumā, kad es viesojos, Kērtlijs piedalījās Amerikas Fizikas biedrības Plazmas fizikas departamenta konferencē, kur runāja.

"Sarunas beigās es izgāju ārā, un kopā ar mani bija 30 vai 40 cilvēki, un gaitenī mēs tikai pusotru stundu runājām par nozari," viņš teica. “Satraukums bija milzīgs. Un liela daļa no tā notika ar jaunākiem inženieriem un zinātniekiem, kuri ir vai nu absolventi, vai pēcdoktoranti, vai arī savas karjeras pirmajos 10 gados ir patiesi satraukti par to, ko dara privātā nozare.