ビリオネアドルに支えられて、核融合は新しい時代を迎えます

3年にビル・ゲイツ氏やジェフ・ベゾス氏らから2021億ドル以上を調達した核融合開発者らは、この炭素ゼロのエネルギー源はXNUMX年以内に実現できると主張している。

核融合が大規模に機能する可能性があることは明らかです。星を見てください。 70年間、物理学者たちは、太陽を輝かせるのと同じ無限のゼロカーボン反応で電力網に電力を供給する核融合炉の形で、その星の電力を瓶詰めすることを夢見てきた。 この聖杯はわずか 20 ～ 30 年先であると長い間宣伝されてきましたが、フュージョン ファンはその信仰を放棄しませんでした。 それには正当な理由があります。 核融合（水素原子をヘリウムに砕く）は、メルトダウンのリスクがゼロで無限のゼロカーボン電力を約束し、核分裂（ウラン原子をより小さな元素に分割すること）で稼働する既存の原子力発電所に伴う放射性廃棄物が事実上ゼロになることを約束します。 

この夢は、ミスリル キャピタルの共同創設者 (億万長者のピーター ティールと共同) であるアジェイ ローヤンにインスピレーションを与え、2013 年に初めてワシントン州レドモンドに拠点を置く Helion Energy に 2 万ドルを投資し、プロトタイプの「反復パルス パワー」マシンを構築できるようにしました。 ミスリルはそれ以来、最近の 500 億ドルのラウンド (同社の評価額は 3 億ドル) を含め、Helion に投資しており、同社の 1.7 番目のプロトタイプが期待通りに動作すればさらに XNUMX 億ドルを約束している。 Helion のラウンドは、Y Combinator の Sam Altman が主導しました。 

2021 年は、核融合の資金調達と予測の両方にとって大きな年でした。開発者は、次のマシンの資金調達のために 3 億ドル以上を調達しました。その中には、わずか 2021 年以内に商業的に実行可能な核融合が約束されているものもあります。 ロヤンはフュージョンがさらに注目を集めるのを見て喜んでいる。 「Google アナリティクスによると、確かに XNUMX 年が融合の転換点になるかもしれませんが、本当の転換点は XNUMX 年前、パワー エレクトロニクスが閾値を超えたときに起こりました。」 

CEO の David Kirtley 氏は、Helion の最初の研究開発作業は連邦研究所で行われ、2013 年にそこから Helion が独立したと説明しています。連邦の研究開発官僚制から解放された Helion は、それ以来、新しいプロトタイプを次々と構築してきました。 「スタートアップの考え方は、あると良いものではなく、必要なものです。 そして私たちが最初から焦点を当ててきたこと」とカートリー氏は言います。

2020年、ヘリオンはトレンタと呼ばれる3番目の試作炉を完成させた。 現在、XNUMX 機目のポラリスを建造中ですが、既に XNUMX 機目のアンタレスを設計中です。カートリーは、これを、摂取するエネルギーよりも多くのエネルギーを放出する史上初の核融合機になることを目指しています。迅速な反復に加えて、Helion は地元の専門知識の恩恵を受けています。 ポラリス機は、ボーイング最大の工場に近いワシントン州エベレットに建設されており、契約エンジニアや精密メーカーの歓迎的なエコシステムを利用できる。 カートリー氏は、午前中はシステムをいじったり、アップデートしたり、コンデンサーに電力を供給したりするのに費やしているという。 「毎日午後 XNUMX 時に私たちはフュージョンを始めます。」

Helion のアプローチを理解するには、まず XNUMX つの棒磁石の正極を強制的にくっつけようとしたときに発生する磁気反発について考えてみましょう。 これは、磁気反発力を利用して空気のクッションの上に浮かぶ、日本の有名な新幹線のような「磁気浮上式鉄道」技術を可能にする原理です。 

核融合研究者らは何十年にもわたって、世界最強の電磁石を考案しようと努めてきた。この電磁石を用いて、非常に強い磁場を備えた反応室を設計し、正に帯電した陽子の注入流を閉じ込め、圧縮して、非常に高温のプラズマ球に融合させることができる。ヘリウム。 

Helion の新しいシステムでは、核融合反応で放出されたエネルギーが磁性封じ込め磁場に対して継続的に押し出され、磁場が押し戻され、振動 (「ピストンのような」とカートリー氏は言う) を引き起こして電流を生成し、Helion はその電流を原子炉から直接取り込みます。 。 (さらに詳しくは、ファラデーの帰納法を読んでください。) 

Mithril の Royan 氏は、Helion の直接発電方式の最大の魅力はおそらくその単純さであると述べています。 他の核融合アプローチは、従来の原子力発電所と同様に、水を沸騰させて蒸気タービンに電力を供給し、電気を作るために熱を発生させることを目的としています。 「蒸気タービンや冷却塔を使わずにそれを実現できます。 私たちは発電所を廃止します。」 

確かに、カートリーは、特に彼の積極的なスケジュールに関して、核融合懐疑論を理解しています。 彼は、トランジスタが発明される前から磁気封じ込め（トカマクと呼ばれるドーナツ型原子炉の考案でロシアの科学者と競い合った）で大きな進歩を遂げた1960年代の国立研究所の科学者に触発されて、核融合分野でキャリアをスタートさせた。 しかしカートリー氏は、初期のアプローチでは商業的な解決策を生み出すのに十分な速さで進化することはできないと判断し、信頼を失い、電磁石によって制御されるプラズマジェットを使用した先進的な宇宙船推進の研究に着手した。 彼は 2008 年に現場に戻り、Helion の技術の商業化を支援しました。 

やがて、彼は工場で核融合発電機を製造することを思い描いています。 50 mw 規模のシステムを 40,000 つの輸送コンテナサイズのユニットにパッケージ化すると、10 世帯に電力を供給できます。 「XNUMX年以内には、確実に商用電力が販売されるようになるでしょう。」 

これにより、Helion は、ビル・ゲイツやジョージ・ソロスなどの投資家から 1.8 億ドルを調達した、ボストンに本拠を置く MIT のスピンオフ企業である Commonwealth Fusion Systems との競争に加わることになる。 CEOのボブ・マムガード氏は、6年以内には原子炉が稼働するようになるだろうと述べている。 彼の楽観的な見方は、希土類酸化バリウム銅から作られた超伝導体で設計された新しい電磁石の連邦政府の夏試験が成功したことによって支えられている。 

マムガード氏は、これらの超強力な磁石により、連邦はドーナツ型の「トカマク」反応炉を構築するという、やや伝統的な核融合アプローチを完成させることができるだろうと述べている。マムガード氏は、この原子炉を「大きな磁気ボトル」と呼んでおり、強力な磁場が100億度のプラズマのボールを制御する。スター的なもの。」 

世界中にはおよそ 150 のトカマクがあります。 最大のものは、ITERと呼ばれる国際コンソーシアムによって30億ドルをかけてフランスで建設中です。 バスケットボール競技場ほどの大きさのこの機械は20,000万トンで、2035年までに完成する予定だ。 

しかしマムガード氏は、コモンウェルス・フュージョン社がITERを完成前に廃止するつもりだ。 その優位性は、希土類酸化バリウム銅（別名 ReBCO）で作られた「高温」超伝導体の応用にあります。 

超電導体は、事実上損失ゼロで電流を動かします (たとえば、銅よりもはるかに効率的です)。 そして、それらは強力な電磁石を作るための鍵となります。 コモンウェルスは、特殊なバリウム銅酸化物テープ（VHSカセットに入っているテープのようなもの）を使用して磁石を作ることにより、ITERで予想されていた磁場よりも強力な磁場を、1/20のスケールで実現できることを発見した。 

ITERの主要な磁石（ソレノイドと呼ばれる）の重さは約400トンで、12テスラより強い磁場を実現するが、連邦はそれぞれ15kmのReBCO薄膜テープを使用し、300テスラを生成する20トンの磁石に注目している。磁気共鳴画像装置は 1.5 テスラを発生します)。 

「これで融合マシンのロックが解除されます」とマムガード氏は言う。 CESは昨年夏に磁石をテストし、核融合科学が事実上完成し、あとは原子炉を建設するだけであることを「証明」したと宣言した。 「私たちは内容をよく理解しており、2030 年以内にこれを実現できると考えています」とマムガード氏は言います。 「XNUMX年までに、電力網上で核融合が実現するでしょう。」 

CESはマサチューセッツ州の47エーカーの敷地に融合機を建設する予定で、すでに数千キロメートルのReBCOテープの調達に取り組んでいる。 レアアースの入手可能性が核融合の展開の制限要因になる可能性はあるでしょうか? ムムガード氏はノーと言う。 「核融合発電所は風力タービンよりもレアアースが少なくなります。 融合は、採掘したり汲み上げたりする必要があるリソースに関するものではありません。 それはテクノロジーに関するものです。」 

複数のフュージョン勝者が生まれる余地があるはずです。 他のリーダーには、カナダに拠点を置き、ジェフ・ベゾス氏が支援するゼネラル・フュージョン社があり、今年130億1,000万ドルを調達した。 核融合ゲームにおける他の著名な億万長者は、サンディエゴに本拠を置くゼネラル・アトミックス社を所有するニールとリンデン・ブルーだ。ゼネラル・アトミックス社は何十年にもわたってエネルギー省に代わって研究用トカマクを運営し、今年そのトカマク電磁石の本体をITERに納入した。 1トンの中央ソレノイド。 そして、カリフォルニアのTAEエナジーは、過去130年間XNUMX億ドルの実験を行っており、パンデミック中にXNUMX億XNUMX万ドルを調達しました。

核融合技術は政府の資金提供を受けた研究室でスタートしたかもしれないが、その成果は民間資金に頼らなければならないだろう。 ワシントンD.C.のホーガン・ラベルズ社のパートナー、エイミー・ローマ氏は、現在行き詰まっている「Build Back Better」法案には、最新型原子力に875億2030万ドルが含まれるはずだったが、今のところ業界は、法の下で最新型原子炉実証の新しい事務所を設立することで妥協する必要があるだろうと述べている。エネルギー省、最近のインフラ法によって資金提供されています。 ゼロカーボン原子力は、XNUMX年までに連邦政府のエネルギー購入を「ネットゼロ」にするよう求めるバイデン大統領の最近の大統領令からも恩恵を受けるだろう。 

25年前に核融合研究に向けて初めて小切手を切った、コモンウェルス・フュージョンの支援者である伝説的なハイテク投資家スティーブ・ジャーベットソンは、長い間延期されてきたこの夢が間もなく現実になるかもしれないことにほとんど目がくらんでいる。 「それが完了するまでは反対派がたくさんいる。 そうしたら彼らはそれが明らかだと言うのです。」 

ミスリルのローヤン氏は、核融合が現実になったときに世界がどのように変わって見えるかを検討するために、すでにフレームワークの調整に取り組んでいると述べた。「水の淡水化と肥料生産の機会を考えてみましょう。 これは水の経済学を一夜にして根本的に変え、ひいては農業の経済学を根本的に変えます。」 それはすべて、「マルサスが愚か者であったことを証明し続けること」が人類の道の一部である、と彼は言う。 

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