De zeci de ani, omenirea a căutat să valorifice puterea stelelor pentru a genera electricitate aici, pe Pământ. Și, aproape la fel de mult timp, atingerea acestui obiectiv a părut întotdeauna la doar un deceniu distanță. Acum, o serie de startup-uri sunt mai aproape ca niciodată și se grăbesc să construiască reactoare de fuziune capabile să alimenteze rețeaua electrică.
Startup-urile de fuziune au atras peste 10 miliarde de dolari în investiții, cu peste o duzină strângând peste 100 de milioane de dolari. Multe runde mari de finanțare s-au încheiat în ultimul an, investitorii fiind atrași de industrie pe măsură ce cererea de energie de la centrele de date crește și pe măsură ce startup-urile de fuziune se apropie de linia de sosire.
În esență, energia de fuziune urmărește să utilizeze energia eliberată prin fuzionarea atomilor pentru a genera electricitate. Oamenii știu cum să fuzioneze atomi de zeci de ani, de la bomba cu hidrogen – un exemplu de fuziune nucleară necontrolată – până la oricare dintre multitudinea de dispozitive de fuziune construite în laboratoare din întreaga lume. Dispozitivele experimentale de fuziune au fost capabile să controleze fuziunea nucleară, iar unul a fost capabil să genereze mai multă energie decât era necesară pentru a declanșa reacția. Dar niciunul dintre ele nu a fost capabil să producă un surplus suficient pentru a face posibilă o centrală electrică.
Pentru a rezolva această problemă, startup-urile de fuziune încearcă o serie de abordări diferite. Experții au opinii diferite cu privire la care au cele mai mari șanse de succes, deși industria este încă la început, deci nimic nu este garantat. Iată o scurtă prezentare generală a principalelor abordări ale energiei de fuziune.
Izolarea magnetică este una dintre cele mai utilizate tehnici, folosind câmpuri magnetice puternice pentru a izola plasma, supa de particule supraîncălzite care se află în centrul unui dispozitiv de fuziune. Magneții trebuie să fie extrem de puternici. Commonwealth Fusion Systems (CFS), de exemplu, asamblează magneți care pot genera câmpuri magnetice de 20 tesla, care sunt de aproximativ 13 ori mai puternici decât un aparat RMN tipic. Pentru a face față cantității de electricitate necesare, magneții sunt fabricați din superconductori de înaltă temperatură, care trebuie totuși răciți la –253˚ C (–423˚ F) folosind heliu lichid.
CFS construiește în prezent un dispozitiv demonstrativ numit Sparc pe o linie temporală mult mai accelerată în Massachusetts. Compania anticipează pornirea acestuia cândva la sfârșitul anului 2026 și, dacă totul merge bine, va începe construcția Arc, centrala sa electrică la scară comercială, în Virginia, în 2027 sau 2028.
Există două tipuri principale de dispozitive de fuziune care utilizează izolare magnetică: tokamak-uri și stellaratoare. Tokamak-urile au fost teoretizate pentru prima dată de oameni de știință sovietici în anii 1950 și, de atunci, au fost studiate pe larg. Tokamak-urile au două forme de bază – o gogoașă cu un profil în formă de D și o sferă cu o gaură mică în mijloc. Joint European Torus (JET) și ITER sunt două tokamak-uri experimentale notabile; JET a funcționat în Marea Britanie între 1983 și 2023, în timp ce ITER este așteptat să înceapă operațiunile în Franța la sfârșitul anilor 2030. Tokamak Energy, cu sediul în Marea Britanie, lucrează la un design de tokamak sferic. Mașina sa experimentală ST40 este în prezent supusă unor modernizări.
Stellaratoarele sunt celălalt tip principal de dispozitiv de izolare magnetică. Sunt similare cu tokamak-urile prin faptul că mențin plasma conținută într-o formă asemănătoare unei gogoși. Dar, spre deosebire de laturile geometrice ale tokamak-ului, stellaratoarele se răsucesc și se rotesc. Forma neregulată este determinată prin modelarea comportamentului plasmei și adaptarea câmpului magnetic pentru a funcționa cu particularitățile sale, mai degrabă decât forțând-o într-o formă regulată. Wendelstein 7-X, un stellarator mare cu bobine supraconductoare modulare care este operat de Institutul Max Planck pentru Fizica Plasmei. funcționează în Germania din 2015. Mai multe startup-uri își dezvoltă, de asemenea, propriile stellaratoare, inclusiv Proxima Fusion, Renaissance Fusion, Thea Energy și Type One Energy.
Cealaltă abordare principală a fuziunii este cunoscută sub numele de izolare inerțială, care comprimă peletele de combustibil până când atomii din interior fuzionează. Majoritatea designurilor de izolare inerțială utilizează impulsuri de lumină laser pentru a comprima peletele de combustibil. Mai multe fascicule laser se declanșează simultan, iar impulsurile lor de lumină converg pe peleta de combustibil din toate unghiurile simultan.
Până în prezent, izolarea inerțială este singura abordare care a depășit un reper cunoscut sub numele de breakeven științific, care este atunci când reacția eliberează mai multă energie decât a consumat. Aceste experimente au avut loc la National Ignition Facility (NIF) de la Lawrence Livermore National Laboratory din California. Trebuie remarcat faptul că măsurătorile pentru a determina breakeven-ul științific nu includ lucruri precum electricitatea necesară pentru alimentarea instalației experimentale.
Totuși, aproape o duzină de startup-uri văd suficiente promisiuni în izolarea inerțială încât proiectează reactoare în jurul ei. Focused Energy, Inertia Enterprises, Marvel Fusion și Xcimer sunt câteva exemple notabile care utilizează lasere. Există două companii care nu folosesc lasere, totuși: First Light Fusion, care propune utilizarea pistoanelor, și Pacific Fusion, care intenționează să folosească impulsuri electromagnetice în loc de lasere.
Acestea sunt cele două abordări principale ale energiei de fuziune, deși nu sunt singurele. În curând, vom adăuga mai multe detalii despre designuri alternative, inclusiv fuziunea țintă magnetizată, izolarea magnetică-electrostatică și fuziunea catalizată de muoni.