Fusión nuclear: la carrera hacia la victoria

Fusión nuclear: la carrera hacia la victoria


Las empresas fusionadas lograron avances significativos a principios de 2022 después de recaudar un hito de $ 2.8 mil millones en 2021. En esos primeros meses, Joint European Torus (JET) batió el récord de fusiones de 24 años: Generación del pulso sostenido de energía de fusión más alto jamás visto; Primera fusión ligera fusión demostrada; y energía HB11 demostró la fusión de hidrógeno y boro-11 con láseres de alta potencia Produce 10 veces más fusión de lo esperado. Además, ha habido una entrada de capital para respaldar desafíos críticos de ingeniería. Primera fusión ligera, Marvel Fusion y Kyoto Fusioneering todos recaudaron importantes rondas de financiación solo en febrero.

Fusion puede proporcionar una fuente de energía de carga base vitalmente necesaria, abundante y libre de carbono sin el riesgo de un accidente nuclear o residuos radiactivos de larga duración. ITER, el proyecto de fusión tokamak respaldado por 35 naciones, indica que es una reacción de fusión libera cuatro millones de veces más energía que quemar carbón, petróleo o gas. La tecnología de fusión es nueva y costosa, por lo que requiere grandes cantidades de capital para eliminar el riesgo de su tecnología y acelerar su camino hacia la comercialización. Si bien el apoyo reciente del gobierno, como el de los $50 millones que puso a disposición el Departamento de Energía de los EE. de dólares en corporaciones están siendo recaudados por inversionistas privados. La planificación de la asociación de fusión público-privada en la Casa Blanca y el apoyo adicional del gobierno podrían ser fundamentales para respaldar los proyectos piloto y de demostración de fusión para demostrar su potencial como fuente de energía de carga base.

Si bien no todos en la comunidad de fusión están de acuerdo en quién alcanzará la ganancia de energía neta positiva o el estado comercial primero, todos están de acuerdo en que la fusión ya no es un juego de espera de 20 años, debido en gran parte a las implicaciones de la potencia informática atribuida al modelado avanzado. Cada empresa tiene diferentes caminos y desafíos para llegar a las etapas de fusión, ampliación y comercialización.

Tecnología científica

Con sede en California Tecnologías TAE desarrolla un reactor propulsado por chorro de configuración de campo inverso avanzado con el objetivo de utilizar un ciclo de combustible de hidrógeno-boro. La plataforma de fusión actual de TAE, Norman, se ha utilizado con éxito para experimentos a temperaturas más altas, y su sucesor, Copernicus, se está utilizando para continuar con estos experimentos. La plataforma de séptima generación de TAE, Da Vinci, tiene como objetivo demostrar tanto la fusión como la ganancia neta de energía. Se espera que Da Vinci esté en línea en algún momento de 2027 o 2028 y abordará los desafíos técnicos relacionados con el uso de combustible de hidrógeno boro-11. El fundador de TAE, Harry Hamlin, cree que su principal ventaja radica en el uso de combustible de hidrógeno y boro, ya que permite una reacción de fusión aneutrónica.

El equipo con sede en Sydney en HB11 Energy. centro, fundador Prof. Heinrich Hora; De pie desde la izquierda, el cofundador y director gerente Dr. Warren McKenzie; Asociados Prof. Alex Fuerbach y Prof. Francois Ladouceur; Miembro del consejo asesor científico Dr. adi paterson

energía HB11 también utiliza combustible de hidrógeno-boro-11, pero con una reacción de arranque no térmica encendida por láser. Como se mencionó anteriormente, la empresa demostró una reacción de fusión no térmica a principios de este año y produjo 10 veces más fusión de lo esperado, con una ganancia notablemente alta de 0,05 %. El objetivo de HB11 es utilizar su reacción para generar electricidad a través de la conversión directa de helio cargado. Las simulaciones y el poder de cómputo, que han acelerado enormemente el conocimiento experimental para diseños de reactores más establecidos como el tokamak, aún no están maduros para la tecnología de HB11. El fundador de HB11, Warren McKenzie, le dijo a Cleantech Group que la compañía está buscando recaudar fondos este año para refinar varios conceptos objetivo que se están considerando para maximizar las ganancias (Q). El desarrollo de estas simulaciones ayudará a examinar la ciencia detrás de sus reacciones y optimizar un diseño objetivo que pueda lograr una ganancia de energía neta y más.

En contraste con el uso de combustible de hidrógeno-boro-11 en TAE y HB11 Primera fusión ligera y Fusión general ambos usan combustible de deuterio-tritio (DT) para impulsar sus reacciones. Mientras que una reacción de hidrógeno-boro es aneutrónica, una reacción DT produce neutrones y, por lo tanto, requiere un proceso para capturar la energía de los neutrones para evitar dañar el reactor.

«Cascada» de litio líquido de First Light Fusion.

Primera fusión ligera crea fusión al disparar un proyectil a una pastilla de combustible DT, lo que provoca una onda de choque y el colapso de la cavidad, lo que da como resultado la fusión. Como se mencionó, demostraron la física básica de este principio, que fue validado por la Agencia de Energía Atómica del Reino Unido el 6 de abril.el, 2022. El enfoque permite un diseño de planta muy simplificado, basado en una «cascada» de litio fundido que cubre el 99 % de su envolvente de reacción, para resolver el problema de fragilización de neutrones. Bart Markus, presidente de First Light, cree que la clave para el rápido desarrollo de esta tecnología «…fue la capacidad de simular nuestra reacción, nos permite iterar sobre la geometría y los materiales, y unas 2000 iteraciones in silico para cada experimento de física.» El próximo paso de First Light es la victoria, que los verá usar la técnica para mejorar la precisión en alcanzar consistentemente los objetivos de combustible. El cronograma de fusión de la compañía exige una ganancia neta a mediados o finales de la década de 2020, y Bart los ve encaminados según su diseño para comenzar la construcción de una instalación comercial ahora mismo.

Sistema de compresión e inyector de plasma General Fusion PI3

BC basado Fusión general utiliza un proceso pulsado con un inyector de plasma y un sistema de compresión para comprimir y calentar el plasma hasta las condiciones de fusión. La empresa logra esta compresión con una pared de metal líquido colapsable hecha de plomo-litio. La capa de metal líquido actúa como un escudo para su reactor y ralentiza y absorbe la energía de los neutrones producidos en su reacción impulsada por DT. En enero, General Fusion anunció que había demostrado las capacidades de ingeniería requeridas para escalar su prototipo de compresión a un sistema de potencia total. El CEO Christofer Mowry dice que el enfoque de la compañía está en su estrategia de comercialización, ya que recientemente anunció la construcción de su planta de demostración a una escala comercial del 70%. La planta de demostración se construirá en el Reino Unido para aprovechar la experiencia y el talento de la cadena de suministro del Joint European Torus (JET) cuando cierre. General Fusion utilizará la instalación como una oportunidad para abordar los desafíos de ingeniería relacionados con la interconexión de sus dos sistemas probados, el inyector de plasma y el sistema de compresión, y espera estar operativo en 2026/2027.

Otra actividad reciente del mercado

  • Diciembre 2021: Sistemas de fusión de la Commonwealth, El desarrollador de un reactor de fusión tokamak que utiliza tecnología superconductora de óxido de cobre y bario de tierras raras (REBCO, por sus siglas en inglés), recaudó $1800 millones en una ronda Serie B que permitirá a la empresa desarrollar SPARC, un motor de fusión de energía neta de importancia comercial, para construir, poner en marcha y operar . La ronda fue dirigida por Tiger Global Management y asistieron personas como Bill Gates, Footprint Coalition, Google, Breakthrough Energy Ventures y otros veinte.
  • Noviembre 2021: Fusión general cerró una ronda Serie E de $130 millones liderada por Temasek con la participación de nuevos inversionistas. La financiación se utilizará para varias iniciativas e hitos a corto plazo para avanzar en el objetivo de la empresa de comercializar la fusión de objetivos magnetizados.
  • Noviembre 2021: energía de helio, desarrolladores de un reactor de configuración de campo invertido que usa combustible de deuterio y helio-3, recaudaron $ 500 millones en una ronda Serie E dirigida por Sam Altman con la participación de Mithril Capital Management, Capricorn Investment Group y Dustin Moskovitz. La financiación incluye $ 1.7 mil millones adicionales que están vinculados al logro de hitos clave de rendimiento de Helion.
  • Abril 2021: Tecnologías TAE recaudó $ 280 millones en su última ronda de financiación como resultado de alcanzar un hito científico en su viaje para proporcionar energía a partir del combustible p-B11. La financiación se utilizará en parte para iniciar el desarrollo de Copernicus, que ofrece a TAE la oportunidad de licenciar su tecnología para su uso con combustible DT mientras escala su objetivo de usar p-B11.

Mantener vigilado…

Un desafío importante para los innovadores que utilizan combustible de tritio es el cultivo de tritio. empresas como Primera fusión ligera y Fusión general abordar este problema bombardeando su litio con el subproducto de neutrones de la reacción para producir suficiente combustible de tritio para hacer funcionar una planta de energía. Fusión de Kioto, una startup que surgió de la Universidad de Kioto no está desarrollando un reactor de fusión, sino que está diseñando y desarrollando tecnologías que serán fundamentales para el éxito de los reactores tokamak. Kyoto tiene la intención de otorgar la licencia de su SCYLLA Advanced Self-Cooled Blanket a las empresas de fusión tokamak para garantizar la autosuficiencia de tritio, permitir el funcionamiento a alta temperatura (~1000 °C) y reducir la fragilización por neutrones. La compañía recaudó $11,7 millones en una ronda Serie B liderada por Coral Capital en febrero y recibió $7 millones en acuerdos de préstamo de Kyoto Bank, Sumitomo y MUFG Bank.

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