قبل ثلاث سنوات ، كان لدى العلماء في مختبر لورانس ليفرمور الوطني اختراقًا علميًا: أثناء إطلاقهم ليزر على بيليه صغير من الوقود ، حققوا “إشعال” الانصهار لأول مرة ، خطوة أساسية في صنع الاندماج – قوة نووية سريعة وآمنة ووفرة – سهلة الاستخدام.
الآن ، تنطلق شركة ناشئة جديدة تسمى الجمود لتسويق نهج المختبر وتهدف إلى الهدف النهائي – الطاقة النظيفة التي يمكن أن تكون متوفرة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.
يقوم Andrea Kritcher ، رائد Fusion Energy Behinding في Livermore Labs ، بتأسيس الشركة إلى جانب Mike Dunne ، وهو أستاذ في Stanford يركز على تصميم محطة توليد الكهرباء المدمجة ، ورجل الأعمال التقني جيف لوسون.
سبق لوسون تأجيله في Twilio ، وهي منصة اتصالات سحابية ، ونمت إلى شركة ذات إيرادات 4 مليارات دولار سنويًا ، لكنها غادرت العام الماضي بعد الضغط من المستثمرين الناشطين. بينما كان يفكر في بدء شيء جديد ، كان يعلم أنه لم يعد يريد العمل على البرامج. (في مشروع جانبي مختلف تمامًا ، اشترى أيضًا البصل وأعادوا إصدارها المطبوع.) ثم صادف مقابلة Kritcher ، ورأى الفرصة للعمل على شيء تحويلي.
يقول لوسون: “هناك الكثير من الشركات الناشئة التي تتابع الانصهار مع عدد من الأساليب المختلفة”. “لكن لم يكن أي منهم يستدعي عملهم على ليفرمور ويأخذ المسار الأكثر إمكانية مباشرة ، مما كان يعمل الآن في ليفرمور إلى تصميم محطة للطاقة العاملة.”
كان الاختراق الأولي للمختبر في عام 2022 خطوة مبكرة ولكنها تاريخية. في التجربة ، أشار الباحثون إلى 192 ليزرًا قويًا في A CAN تقريبًا بحجم ممحاة قلم رصاص يحتوي على كبسولة صغيرة مصنوعة من وقود الانصهار. دخلت عوارض الليزر في نهاية العلبة وخلق فرنًا 3 ملايين درجة ، وتسخين الحبيبات وتفجره. يقول كريتشر: “يمكنك الوصول إلى ظروف ضوء النجوم المتطرفة هذه – النجوم الوهمية داخل العلبة لمدة ثانية قصيرة في الوقت المناسب”.
كان ناتج الطاقة من تفاعلات الانصهار أكبر من مدخلات الطاقة من الليزر. هذا هو تعريف الاشتعال – ونقطة التجربة وغيرها من الذين تبعوها في المختبر. لكن الليزر لا يزال يستخدم كمية هائلة من طاقة الشبكة. تتمثل الخطوة التالية في إظهار أنه من الممكن للنظام إنتاج المزيد من الطاقة.
يجب أن يكون ذلك ممكنا. يقول كريتشر: “إن الليزر غير فعال – مستندة إلى التكنولوجيا القديمة للغاية”. كانت الليزر أيضًا أصغر بكثير مما سيحتاج إلى أن يكونوا في محطة توليد الكهرباء. وتقول إن التجربة “لم تكن تهدف إلى توليد طاقة أكثر مما نسحب من الحائط”.
الآن ، سيؤدي الفريق إلى تكييف تقنية الليزر الحديثة وأكثر قوة. يقول لوسون: “رقم واحد ، يتعين علينا بناء الليزر الأكثر نشاطًا في العالم – وهو ليزر عملاق أكثر حيوية وأكثر قوة بكثير مما لديهم في (المختبر الوطني) ، ولكنه أيضًا أصغر بالفعل جسديًا”. ويزعم أن المخاطر الفنية منخفضة ، والتحدي يدور حول تكثيف تصنيع الأجزاء التي من الممكن بالفعل صنعها.
يجب أيضًا تصنيع “أهداف” الوقود الصغير في النظام. يقول لوسون إن النماذج الأولية قد أثبتت أن النماذج الأولية ستحتاج الآن إلى إنتاجها بكميات كبيرة في المصانع. ستكون الخطوة الأخيرة هي بناء محطة توليد الكهرباء.
تهدف بدء التشغيل إلى الحصول على أدلة تصميم مبكرة للهدف والليزر في 18 شهرًا. في غضون ثلاث إلى أربع سنوات ، تتوقع أن تكون هناك إصدارات من خط التجميع لكلا الجزأين الرئيسيين. وهم يعتقدون أن مصنع العمل يمكن أن يكون ممكنًا في حوالي 10 سنوات ، وأن يكون مصنعًا محجوزًا بالكامل-إنتاج 1.5 جيجاوات من الطاقة ، وهو ما يكفي لمدينة متوسطة الحجم-يمكن أن يكون ممكنًا منذ 12 عامًا.
الشركات الأخرى تتخذ أساليب مختلفة. على سبيل المثال ، فإن Commonwealth Fusion Systems ، التي وقعت مؤخرًا على صفقة مع Google لتوفير الطاقة المستقبلية لمراكز البيانات وجمعت ما يقرب من 3 مليارات دولار حتى الآن ، يستخدم مغناطيسًا قويًا. لكن الجمود لديه ميزة إثبات الاشتعال في المختبر.
يقول لوسون: “كل نهج للانصهار له شيئان يتعين عليهما فعله في المقام الأول”. “رقم واحد ، يتعين عليهم بناء بعض سائق كبير وقوي حقًا لنقل كل هذه الطاقة على الوقود. بالنسبة إلى CFS ، إنه مغناطيس. إنه بالنسبة لنا ، إنه ليزر. والشيء الثاني الذي يتعين عليهم فعله هو الحصول على فيزياء البلازما من الإشعال ، مما يعني أن البلازما تقوم فعليًا بما تريد القيام به. إن الاستفادة من ما أنجزه ليفرمور هو الذي أثبتت الآن أن تكون هذه هي مشكلة العلوم الأساسية غير المحدودة.
في اتفاقية جديدة ، ستواصل Kritcher العمل في المختبر الوطني بينما تنمو الشركة الناشئة في منشأة قريبة. قامت الشركة بترخيص ما يقرب من 200 براءة اختراع من المختبر المتعلق بالوصول إلى إشعال الانصهار.
يقول لوسون: “هذا هو أول نوع من الاتفاق للسماح لموظف مختبر وطني أن يكون أيضًا رائد أعمال في مجال خبرته”. “كانت المختبرات موجودة منذ ما بعد الحرب بشكل أساسي ، وربما كان هناك مئات الآلاف من الموظفين ، وهذه هي المرة الأولى التي يحدث فيها ذلك.” من الممكن بسبب قانون الرقائق ، الذي يشجع المعامل الوطنية على السماح للموظفين بمتابعة هذا النوع من الشراكة بين القطاعين العام والخاص.
على الرغم من أن المختبر يستمر في إجراء البحوث العلمية ذات الصلة ، إلا أن الغرض منه لم يكن أبداً بناء محطة للطاقة التجارية. يمكن أن تجعل بدء التشغيل ذلك ممكنًا. كما أنه سيؤدي إلى تسريع الأبحاث التي كانت جارية بالفعل ؛ في المختبر الوطني ، على سبيل المثال ، كان من الممكن فقط إجراء تجارب عدة مرات في السنة لتحسين ناتج الطاقة. يقول كريتشر إن القدرة على التكرار بسرعة من خلال تغييرات التصميم “ستكون مغيرًا للألعاب”. تخطط بدء التشغيل أيضًا لاستخدام الذكاء الاصطناعى للمساعدة في تسريع عملية التصميم بشكل كبير.
من الواضح أن الجدول الزمني مختلف تمامًا عن شركة برمجيات. يقول لوسون: “خلال العقد المقبل ، لن تكون الشركة قصة يتم فيها سرد القصة عن الإيرادات”. “سيتم سردها من حيث الهندسة والتقدم والتقاعد من المخاطر التي تقف بيننا والطاقة التي تسير على الشبكة. لذلك لديك مجموعة مختلفة من المعالم وطريقة مختلفة لقياس تقدمك.”
المخاطر أعلى أيضا. يقول: “هذا هو الكأس المقدسة للطاقة”. “لقد عرفنا أنه على مدار 75 عامًا. كان السؤال الوحيد دائمًا ، هل كان ذلك ممكنًا؟ السؤال لم يكن أبدًا ، هل هذا شكل جيد من الطاقة؟ الجميع يعلم أنها. السؤال الوحيد هو: هل نحن قادرون على بناء التكنولوجيا؟ وأعتقد أننا قريبين جدًا.”
