Návštěva Helion Energy, když byla oblast Seattlu zahalena kouřem

Ve čtvrtek 20. října jsem podnikl zpravodajský výlet do Everettu ve státě Washington, abych ho navštívil Helionová energie, fúzní startup, který získal téměř 600 milionů dolarů od spousty relativně známých investorů ze Silicon Valley, včetně Petera Thiela a Sama Altmana. Má dalších 1.7 miliardy dolarů v závazcích, pokud dosáhne určitých výkonnostních cílů.

Protože jaderná fúze má potenciál vyrábět neomezené množství čisté energie, aniž by generovala jakýkoli dlouhodobý jaderný odpad, je často nazývána „svatým grálem“ čisté energie. Svatý grál však zůstává nepolapitelný, protože obnovení fúze na Zemi způsobem, který generuje více energie, která je potřebná k zažehnutí reakce a kterou lze udržet po delší dobu, dosud zůstávalo nedosažitelné. Pokud by se nám podařilo komercializovat fúzi zde na Zemi a ve velkém měřítku, všechny naše energetické strasti by byly vyřešeny, říkají zastánci fúze. 

Fusion je také na obzoru po celá desetiletí, těsně mimo dosah, zdánlivě pevně zakořeněný v technoutopii, která existuje pouze ve sci-fi fantasy románech.

Ale návštěva obrovského pracovního prostoru a laboratoře Helion Energy vytáhla myšlenku fúze z naprosto fantastického a pro mě potenciálně reálného. Samozřejmě, že „potenciálně reálné“ neznamená, že fúze bude komerčně životaschopným zdrojem energie, který bude v příštím roce napájet váš domov a můj počítač. Ale už to není jako let kosmickou lodí k Plutu.

Když jsem procházel masivními budovami Helion Energy v Everettu, z nichž jedna byla plně funkční a jedna stále ve výstavbě, ohromilo mě, jak vše vypadalo v pracovní den. Stavební zařízení, stroje, napájecí kabely, pracovní stoly a nespočet součástí vypadajících jako vesmírná loď jsou všude. Plány se realizují. Divoce cizokrajně vyhlížející stroje se konstruují a testují.

Pro zaměstnance Helion Energy je stavba fúzního zařízení jejich práce. Chodit každý den do kanceláře znamená vkládat díl A do dílu B a do dílu C, pohrávat si s těmi díly, testovat je a pak je dávat s dalšími díly, testovat je, ty díly rozebírat, když něco nefunguje správně, a pak to dát zase dohromady, dokud to nebude. A pak přejít k části D a části E.

Datum mé návštěvy je pro tento příběh také relevantní, protože přidalo do mého zpravodajského výletu druhou vrstvu podivnosti – stává se – skutečnou. 

20. října byla oblast Seattle Everett zahalena nebezpečnými úrovněmi kouře z lesních požárů. Index kvality ovzduší pro Everett byl 254, což z něj v té době činilo nejhorší kvalitu ovzduší na světě. IQ Air.

„Několik požárů, které hoří v severních Kaskádách, bylo podpořeno teplým, suchým a větrným počasím. Východní větry rozdmýchávaly požáry a také hnaly výsledný kouř na západ směrem k Everettu a oblasti Seattlu,“ Christi Chester Schroeder, řekl mi manažer kvality vzduchu ve společnosti IQAir North America.

Globální oteplování pomáhá přiživovat tyto požáry, Denise L. Mauzerall, profesor environmentálního inženýrství a mezinárodních záležitostí na Princetonu, mi řekl.

"Změna klimatu přispěla k vysokým teplotám a suchým podmínkám, které letos panovaly na severozápadě Pacifiku," řekl Mauzerall. "Tyto povětrnostní podmínky, zhoršené změnou klimatu, zvýšily pravděpodobnost a závažnost požárů, které jsou odpovědné za extrémně špatnou kvalitu ovzduší."

Bylo to tak špatné, že Helion vůbec poprvé řekl všem svým zaměstnancům, aby zůstali doma. Vedení považovalo za příliš nebezpečné žádat je, aby opustili své domy.

Okolnosti mé návštěvy vyvolaly nepříjemný boj. Na jedné straně jsem měl nově nalezený pocit naděje ohledně možnosti fúzní energie. Zároveň jsem vnitřně zápasil s hlubokým pocitem hrůzy ze stavu světa.

Nebyl jsem sám, kdo cítil tíhu okamžiku. "Je to velmi neobvyklé," Chris Pihl, spoluzakladatel a technologický ředitel společnosti Helion, řekl o kouři.

Pihl pracuje na fúzi již téměř dvě desetiletí. Viděl, jak se z říše akademiků fyziky vyvinula oblast, kterou bedlivě sledují reportéři a shromažďuje miliardy investic. Z lidí pracujících na fúzi se stali cool děti, smolařští hrdinové. Jak společně promarňujeme jakoukoli realistickou naději na udržení se v rámci cíleného 1.5 stupně oteplení a jak globální poptávka po energii neustále roste, fúze je domácím cílem, který se někdy zdá být jediným řešením.

"Je to méně akademické pronásledování, altruistické pronásledování a myslím, že se to v tuto chvíli mění ve více hru o přežití, s tím, jak se věci vyvíjejí," řekl mi Pihl, když jsme seděli v prázdných kancelářích Helionu a dívali se na stěna šedého kouře. "Takže je to nutné." A jsem rád, že to přitahuje pozornost."

CEO a spoluzakladatel David Kirtley provedl mě po rozlehlém laboratorním prostoru, kde Helion pracuje na konstrukci komponent pro svůj systém sedmé generace, Polaris. Každá generace prokázala určitou kombinaci fyziky a inženýrství, která je potřebná k tomu, aby se Helionův specifický přístup k fúzi uskutečnil. Prototyp šesté generace, Trenta, byl dokončen v roce 2020 a dokázal dosáhnout teploty 100 milionů stupňů Celsia, což je klíčový milník pro prokázání přístupu Helionu.

Polaris má mimo jiné dokázat, že dokáže dosáhnout čisté elektřiny – tedy vyrobit více, než spotřebuje – a již začal navrhovat svůj systém osmé generace, který bude jeho prvním komerčním systémem. Cílem je prokázat, že Helion dokáže vyrobit elektřinu z fúze do roku 2024 a mít elektřinu v síti do konce dekády, řekl mi Kirtley.

Část proveditelnosti získání energie z jaderné syntézy do elektrické sítě ve Spojených státech závisí na faktorech, které Helion nemůže ovlivnit – zavedení regulačních procesů s Nuclear Regulatory Commission a licenční procesy pro získání požadovaných schválení propojení sítí, což je proces, který Kirtley se může pohybovat od několika let až po deset let. Protože existuje tolik regulačních překážek nutných k tomu, aby se fúze zapojila do sítě, Kirtley řekl, že očekává, že jejich první platící zákazníci budou pravděpodobně soukromí zákazníci, jako jsou technologické společnosti, které mají například energeticky náročná datová centra. Spolupráce s energetickými společnostmi bude trvat déle.

Jedna část systému Polaris, která pro odborníka bez fúze (jako jsem já) vypadá možná nejvíce nadpozemsky, test Polaris Injector Test, což je způsob, jakým se palivo pro fúzní reaktor dostane do zařízení.

Pravděpodobně nejznámější metoda fúze zahrnuje tokamak, zařízení ve tvaru koblihy, které používá super silné magnety k udržení plazmy tam, kde může dojít k fúzní reakci. Mezinárodní společný projekt fúze, tzv ITER („cesta“ v latině), staví masivní tokamak v jižní Francii, aby prokázal životaschopnost fúze.

Helion nestaví tokamak. Staví dlouhé úzké zařízení nazvané Field Reversed Configuration nebo FRC a další verze bude dlouhá asi 60 stop.

Palivo je vstřikováno krátkými malými dávkami na oba konce zařízení a elektrický proud proudící ve smyčce omezuje plazmu. Magnety střílejí postupně v pulzech a posílají plazmy na obou koncích střílející k sobě rychlostí větší než jeden milion mil za hodinu. Plazma do sebe narazí v centrální fúzní komoře, kde se spojí, aby se změnila v superžhavou hustou plazmu, která dosahuje 100 milionů stupňů Celsia. Zde dochází k fúzi, generování nové energie. Magnetické cívky, které usnadňují kompresi plazmatu, také obnovují generovanou energii. Část této energie je recyklována a použita k dobití kondenzátorů, které původně napájely reakci. Dodatečnou energií navíc je elektřina, kterou lze využít.  

Kirtley přirovnává pulzování jejich fúzního stroje k pístu.

„Stlačíte palivo, hoří velmi horké a velmi intenzivně, ale jen na malou chvíli. A množství tepla uvolněného v tom malém pulsu je víc než velký oheň, který je pořád zapálený,“ řekl mi. „A protože je to pulz, protože je to jen jeden malý pulz s vysokou intenzitou, můžete ty motory udělat mnohem kompaktnější, mnohem menší,“ což je důležité pro udržení nízkých nákladů.

Myšlenka vlastně není nová. Bylo to teoretizováno v 1950. a 60. letech, řekl Kirtley. Ale to nebylo možné provést, dokud nebyly vyvinuty moderní tranzistory a polovodiče. Pihl i Kirtley se zabývali fúzí dříve ve své kariéře a nebyli přesvědčeni, že je ekonomicky životaschopná, dokud nepřišli na tento design FRC. 

Další vodní příkop k překonání: Tento design používá palivo, které je velmi vzácné. Palivem pro Helionův přístup je deuterium, izotop vodíku, který lze poměrně snadno najít, a helium tři, což je velmi vzácný typ hélia s jedním neutronem navíc.

"Museli jsme říkat, že musíte jít do vesmíru, abyste získali hélium tři, protože to bylo tak vzácné," řekl Kritley. Aby bylo možné jejich fúzní stroj zvětšit, Helion také vyvíjí způsob, jak vyrobit helium XNUMX pomocí fúze.

Není pochyb o tom, že Helion má spoustu kroků a procesů a regulačních překážek, než může světu přinést neomezenou čistou energii, jak si to klade za cíl. Ale způsob, jakým se cítím chodit po obrovském doširoka otevřeném laboratorním zařízení – s některými z největších stropních ventilátorů, jaké jsem kdy viděl – se zdá být možný způsobem, který jsem nikdy předtím nepocítil. Když jsem se toho dne vrátil do kouře, byl jsem tak vděčný, že mám tu dávku naděje.

Ale většina lidí toho dne neprošla laboratoří Helion Energy. Většina lidí seděla zaseknutá uvnitř nebo se vystavovala riziku venku, neschopni vidět horizont, nevidět budoucnost, kde je stavba fúzního stroje práce, která se provádí jako mechanik pracující v garáži. Zeptal jsem se Kirtleyho na bojový pocit, který jsem měl ze zoufalství z kouře a naděje na sestavování fúzních dílů.

"Kognitivní disonance toho, co někdy vidíme ve světě, a toho, co zde můžeme vybudovat, je docela extrémní," řekl Kirtley.

"Před dvaceti lety jsme byli ohledně fúze méně optimističtí." Ale teď jeho oči září, když mě prochází po laboratoři. "Jsem velmi vzrušený." Cítím se velmi – můžete říct – jsem velmi nabitý energií."

Další mladí vědci jsou také nadšeni z fúze. Začátkem týdne, kdy jsem tam byl, byl Kirtley na konferenci oddělení fyziky plazmatu Americké fyzikální společnosti s přednáškou.

"Na konci mého rozhovoru jsem odešel a se mnou přišlo 30 nebo 40 lidí a na chodbě jsme si hodinu a půl povídali o tomto průmyslu," řekl. „Nadšení bylo obrovské. A hodně z toho bylo s mladšími inženýry a vědci, kteří jsou buď postgraduální studenti nebo postdoktorandi, nebo jsou v prvních 10 letech své kariéry opravdu nadšení z toho, co soukromý průmysl dělá.“