Pagbisita sa Helion Energy nang ang rehiyon ng Seattle ay nababalot ng usok

Noong Huwebes, Oktubre 20, nag-report ako sa Everett, Wash., upang bisitahin Enerhiya ng Helion, isang fusion startup na nakataas ng halos $600 milyon mula sa isang kilalang mamumuhunan sa Silicon Valley, kabilang sina Peter Thiel at Sam Altman. Mayroon itong isa pang $1.7 bilyon na mga pangako kung maabot nito ang ilang partikular na target sa pagganap.

Dahil ang nuclear fusion ay may potensyal na gumawa ng walang limitasyong dami ng malinis na enerhiya nang hindi gumagawa ng anumang pangmatagalang nuclear waste, madalas itong tinatawag na "holy grail" ng malinis na enerhiya. Ang banal na grail ay nananatiling mailap, gayunpaman, dahil ang muling paglikha ng pagsasanib sa lupa sa paraang bumubuo ng mas maraming enerhiya na kinakailangan upang mag-apoy ang reaksyon at maaaring mapanatili sa mahabang panahon ay nanatiling hindi matamo. Kung maaari lamang nating i-komersyal ang pagsasanib dito sa lupa at sa sukat, ang lahat ng ating problema sa enerhiya ay malulutas, sabi ng mga tagapagtaguyod ng pagsasanib. 

Ang Fusion ay nasa abot-tanaw din sa loob ng mga dekada, na hindi maabot, na tila matatag na nakabaon sa isang techno-utopia na umiiral lamang sa mga nobelang pantasya ng science fiction.

Ngunit ang pagbisita sa napakalaking workspace at lab ng Helion Energy ay nakuha ang ideya ng pagsasanib mula sa ganap na hindi kapani-paniwala at sa potensyal na totoo para sa akin. Siyempre, hindi nangangahulugan ang "potensyal na totoo" na ang pagsasanib ay magiging isang komersyal na mapagkukunan ng enerhiya na nagpapagana sa iyong tahanan at sa aking computer sa susunod na taon. Ngunit hindi na ito pakiramdam tulad ng paglipad ng isang sasakyang pangalangaang patungong Pluto.

Habang naglalakad ako sa napakalaking gusali ng Helion Energy sa Everett, ang isa ay ganap na gumagana at ang isa ay nasa ilalim pa ng konstruksyon, nagulat ako sa hitsura ng lahat ng bagay sa araw-araw. Ang mga kagamitan sa konstruksyon, makinarya, mga kable ng kuryente, mga workbench, at hindi mabilang na mga bahagi ng bahagi na mukhang spaceship ay nasa lahat ng dako. Ang mga plano ay isinasagawa. Ang mga makinang parang banyaga ay ginagawa at sinusubok.

Para sa mga empleyado ng Helion Energy, ang paggawa ng fusion device ang kanilang trabaho. Ang pagpunta sa opisina araw-araw ay nangangahulugan ng paglalagay ng part A sa Part B at sa part C, kalikot sa mga bahaging iyon, pagsubok sa kanila, at pagkatapos ay paglalagay sa kanila ng mas maraming bahagi, pagsubok sa mga iyon, paghiwalayin ang mga bahaging iyon marahil kapag may hindi gumana nang tama, at pagkatapos ay muling pagsasama-samahin hanggang sa ito ay mangyari. At pagkatapos ay lumipat sa Part D at Part E.

Ang petsa ng aking pagbisita ay may kaugnayan din sa kuwentong ito, dahil nagdagdag ito ng pangalawang layer ng kakaiba-naging-totoo sa aking paglalakbay sa pag-uulat. 

Noong Oktubre 20, ang rehiyon ng Seattle Everett ay nabalot ng mga mapanganib na antas ng usok ng sunog. Ang index ng kalidad ng hangin para sa Everett ay 254, na ginagawa itong pinakamasamang kalidad ng hangin sa mundo noong panahong iyon, ayon sa IQ Air.

"Ang ilang mga wildfire na nasusunog sa hilagang Cascades ay pinalakas ng mainit, tuyo, at mahangin na kondisyon ng panahon. Ang hanging Easter ay nagpasiklab sa apoy gayundin ang nagdulot ng nagresultang usok pakanluran patungo sa Everett at sa rehiyon ng Seattle," Christi Chester Schroeder, ang Air Quality Science Manager sa IQAir North America, ang nagsabi sa akin.

Ang pag-init ng mundo ay nakakatulong sa paggatong sa mga apoy na iyon, Denise L. Mauzerall, isang propesor ng environmental engineering at international affairs sa Princeton, ang nagsabi sa akin.

"Ang pagbabago ng klima ay nag-ambag sa mataas na temperatura at tuyong kondisyon na namayani sa Pacific Northwest ngayong taon," sabi ni Mauzerall. "Ang mga kondisyon ng panahon na ito, na pinalala ng pagbabago ng klima, ay nagpapataas ng posibilidad at kalubhaan ng mga sunog na responsable para sa napakahinang kalidad ng hangin."

Napakasama kaya sinabi ni Helion sa lahat ng empleyado nito na manatili sa bahay sa unang pagkakataon. Itinuring ng pamunuan na masyadong mapanganib na hilingin sa kanila na umalis sa kanilang mga bahay.

Ang mga kalagayan ng aking pagbisita ay nagtakda ng isang hindi komportableng labanan. Sa isang banda, nagkaroon ako ng bagong pag-asa tungkol sa posibilidad ng fusion energy. Kasabay nito, ako ay nakikipagbuno sa loob ng isang malalim na pakiramdam ng pangamba tungkol sa estado ng mundo.

Hindi ako nag-iisa sa pakiramdam ang bigat ng sandali. "Ito ay napaka hindi pangkaraniwan," Chris Pihl, isang co-founder at ang punong opisyal ng teknolohiya sa Helion, sinabi tungkol sa usok.

Si Pihl ay nagtrabaho sa pagsasanib sa loob ng halos dalawang dekada na ngayon. Nakita niyang umusbong ito mula sa larangan ng mga akademikong pisiko tungo sa isang larangang sinusundan ng malapitan ng mga mamamahayag at nangongolekta ng bilyun-bilyong pamumuhunan. Ang mga taong nagtatrabaho sa fusion ay naging mga cool na bata, ang mga underdog na bayani. Habang sama-sama nating lampasan ang anumang makatotohanang pag-asa na manatili sa loob ng naka-target na 1.5 degrees ng pag-init at habang patuloy na tumataas ang pangangailangan sa enerhiya sa buong mundo, ang fusion ay ang home run na kung minsan ay parang ang tanging solusyon.

"Ito ay mas mababa sa isang akademikong pagtugis, isang altruistic na pagtugis, at ito ay nagiging higit na isang laro ng kaligtasan sa puntong ito sa tingin ko, sa paraan ng mga bagay-bagay," sabi sa akin ni Pihl, habang nakaupo kami sa walang laman na mga opisina ng Helion na nakatingin sa labas isang pader ng kulay abong usok. “Kaya kailangan. At natutuwa akong nakakakuha ito ng atensyon."

CEO at co-founder na si David Kirtley nilibot ako sa malawak na espasyo ng lab kung saan nagtatrabaho si Helion sa paggawa ng mga bahagi para sa ikapitong henerasyong sistema nito, ang Polaris. Ang bawat henerasyon ay napatunayan ang ilang kumbinasyon ng physics at engineering na kailangan upang maisakatuparan ang partikular na diskarte ni Helion sa pagsasanib. Ang ikaanim na henerasyong prototype, ang Trenta, ay nakumpleto noong 2020 at napatunayang kayang umabot sa 100 milyong degrees Celsius, isang mahalagang milestone para patunayan ang diskarte ni Helion.

Ang Polaris ay sinadya upang patunayan, bukod sa iba pang mga bagay, na makakamit nito ang netong kuryente — ibig sabihin, upang makabuo ng higit pa kaysa sa natupok nito — at sinimulan na nitong idisenyo ang sistemang ikawalong henerasyon nito, na magiging unang sistema ng komersyal na grado nito. Ang layunin ay ipakita ang Helion na maaaring gumawa ng kuryente mula sa pagsasanib sa pamamagitan ng 2024 at magkaroon ng kapangyarihan sa grid sa pagtatapos ng dekada, sinabi sa akin ni Kirtley.

Ang ilan sa pagiging posible ng pagkuha ng fusion energy sa electricity grid sa United States ay nakasalalay sa mga salik na hindi makontrol ni Helion — pagtatatag ng mga proseso ng regulasyon sa Nuclear Regulatory Commission, at mga proseso ng paglilisensya upang makakuha ng mga kinakailangang pag-apruba ng grid interconnect, isang proseso na ginawa ni Kirtley. ang sinasabi ay maaaring mula sa ilang taon hanggang sampung taon. Dahil napakaraming mga hadlang sa regulasyon na kinakailangan upang maiugnay ang pagsasanib sa grid, sinabi ni Kirtley na inaasahan niya na ang kanilang mga unang nagbabayad na customer ay malamang na mga pribadong customer, tulad ng mga kumpanya ng teknolohiya na may mga power hungry na data center, halimbawa. Ang pakikipagtulungan sa mga kumpanya ng utility ay magtatagal.

Isang bahagi ng Polaris system na mukhang pinakahindi sa daigdig para sa isang hindi fusion expert (tulad ko) ang Polaris Injector Test, na kung saan ang gasolina para sa fusion reactor ay papasok sa device.

Masasabing ang pinakakilalang paraan ng pagsasanib ay nagsasangkot ng tokamak, isang hugis-donut na aparato na gumagamit ng napakalakas na magnet upang hawakan ang plasma kung saan maaaring mangyari ang reaksyon ng pagsasanib. Isang internasyonal na collaborative fusion project, na tinatawag ITER (“ang daan” sa Latin), ay gumagawa ng isang napakalaking tokamak sa Timog France upang patunayan ang posibilidad ng pagsasanib.

Hindi gumagawa ng tokamak si Helion. Gumagawa ito ng mahabang makitid na device na tinatawag na Field Reversed Configuration, o FRC, at ang susunod na bersyon ay mga 60 talampakan ang haba.

Ang gasolina ay na-injected sa maikling maliliit na pagsabog sa magkabilang dulo ng aparato at ang isang electric current na dumadaloy sa isang loop ay nakakulong sa plasma. Ang mga magnet ay sunud-sunod na nagpapaputok sa mga pulso, na nagpapadala ng mga plasma sa magkabilang dulo na bumaril patungo sa isa't isa sa bilis na higit sa isang milyong milya kada oras. Ang mga plasma ay bumagsak sa isa't isa sa gitnang silid ng pagsasanib kung saan sila nagsasama upang maging isang napakainit na siksik na plasma na umaabot sa 100 milyong digri Celsius. Dito nangyayari ang pagsasanib, na bumubuo ng bagong enerhiya. Ang mga magnetic coils na nagpapadali sa compression ng plasma ay binabawi din ang enerhiya na nabuo. Ang ilan sa enerhiya na iyon ay nire-recycle at ginagamit upang muling magkarga ng mga capacitor na orihinal na nagpapagana sa reaksyon. Ang karagdagang dagdag na enerhiya ay ang kuryente na maaaring gamitin.  

Ikinukumpara ni Kirtley ang pulsing ng kanilang fusion machine sa isang piston.

"I-compress mo ang iyong gasolina, napakainit at napakatindi, ngunit saglit lang. At ang dami ng init na inilabas sa maliit na pulso na iyon ay higit pa sa isang malaking siga na naka-on sa lahat ng oras,” sabi niya sa akin. "At dahil ito ay isang pulso, dahil ito ay isang maliit na mataas na intensity na pulso, maaari mong gawing mas compact, mas maliit ang mga makina na iyon," na mahalaga para mapanatiling mababa ang mga gastos.

Ang ideya ay talagang hindi bago. Ito ay theorized noong 1950s at 60s, sabi ni Kirtley. Ngunit hindi posible na maisakatuparan hanggang sa mabuo ang mga modernong transistor at semiconductor. Parehong tiningnan nina Pihl at Kirtley ang fusion noong una sa kanilang mga karera at hindi kumbinsido na ito ay mabubuhay hanggang sa dumating sila sa disenyo ng FRC na ito. 

Isa pang moat na tatawid: Ang disenyong ito ay gumagamit ng panggatong na napakabihirang. Ang panggatong para sa diskarte ni Helion ay deuterium, isang isotope ng hydrogen na medyo madaling mahanap, at helium three, na isang napakabihirang uri ng helium na may dagdag na neutron.

"Kailangan naming sabihin noon na kailangan mong pumunta sa outer space para makakuha ng helium three dahil napakabihirang nito," sabi ni Kritley. Upang paganahin ang kanilang fusion machine na palakihin, ang Helion ay gumagawa din ng isang paraan upang gawing helium three na may fusion.

Walang alinlangan na ang Helion ay may maraming mga hakbang at proseso at mga hadlang sa regulasyon bago ito makapagdala ng walang limitasyong malinis na enerhiya sa mundo, gaya ng nilalayon nitong gawin. Ngunit ang pakiramdam ng paglalakad sa isang napakalaking malawak na bukas na pasilidad ng lab — kasama ang ilan sa pinakamalaking ceiling fan na nakita ko — tila posible sa paraang hindi ko pa naramdaman noon. Sa paglalakad pabalik sa usok sa araw na iyon, ako ay lubos na nagpapasalamat na magkaroon ng dosis ng pag-asa.

Ngunit karamihan sa mga tao ay hindi naglilibot sa Helion Energy lab sa araw na iyon. Karamihan sa mga tao ay nakaupo sa loob, o inilalagay ang kanilang sarili sa panganib sa labas, hindi makita ang abot-tanaw, hindi makita ang isang hinaharap kung saan ang paggawa ng isang fusion machine ay isang trabaho na ginagawa tulad ng isang mekaniko na nagtatrabaho sa isang garahe. Tinanong ko si Kirtley tungkol sa paglaban sa pakiramdam na nawalan ako ng pag-asa sa usok at pag-asa sa mga fusion na bahagi na binuo.

"Ang cognitive dissonance ng kung minsan kung ano ang nakikita natin sa mundo, at kung ano ang makukuha natin dito ay medyo sukdulan," sabi ni Kirtley.

"Dalawampung taon na ang nakalilipas, hindi kami gaanong maasahan tungkol sa pagsasanib." Pero ngayon, kumikinang ang mga mata niya habang nililibot niya ako sa lab. “Sobrang excited ako. Sobrang na-gets ko — you can tell — I get very energized.”

Ang iba pang mga batang siyentipiko ay nasasabik din sa pagsasanib. Sa simula ng linggo nang bumisita ako, si Kirtley ay nasa American Physics Society Department of Plasma Physics conference na nagbibigay ng talumpati.

"Sa pagtatapos ng aking pahayag, nag-walk out ako at mayroong 30 o 40 na tao ang sumama sa akin, at sa hallway, nag-usap lang kami ng isang oras at kalahati tungkol sa industriya," sabi niya. “Napakalaki ng excitement. At marami sa mga ito ay sa mga nakababatang inhinyero at siyentipiko na alinman sa mga mag-aaral na nagtapos o mga postdoc, o sa unang 10 taon ng kanilang karera, na talagang nasasabik tungkol sa kung ano ang ginagawa ng pribadong industriya.