استارتاپ فعال در حوزه انرژی همجوشی هلیون (Helion)، اعلام کرده که به یک نقطه عطف مهم در مسیر توسعه انرژی فیوژن رسیده است. در تازهترین آزمایشها، پلاسما در نمونه اولیه این شرکت به نام Polaris به دمای ۱۵۰ میلیون درجه سانتیگراد رسیده؛ عددی که حدود ۷۵ درصد مسیر موردنیاز برای راهاندازی یک نیروگاه تجاری را پوشش میدهد. این پیشرفت، توجهها را بیش از پیش به راکتور فیوژنی هلیون جلب کرده است.
استفاده از سوخت دوتریوم–تریتیوم برای نخستینبار
به گفته دیوید کرتلی، همبنیانگذار و مدیرعامل هلیون، این شرکت توانسته با استفاده از سوخت دوتریوم–تریتیوم به این دما دست پیدا کند. این ترکیب از دو ایزوتوپ هیدروژن تشکیل شده و هلیون مدعی است نخستین شرکت خصوصی در حوزه فیوژن است که از این سوخت در یک راکتور عملیاتی استفاده کرده است.
کرتلی اعلام کرده خروجی توان همجوشی به شکل گرما بهطور قابل توجهی افزایش یافته و مطابق پیشبینیها بوده است. این موضوع نشان میدهد که فناوری راکتور فیوژنی هلیون در مسیر درستی قرار دارد.
رقابت فشرده برای تجاریسازی انرژی فیوژن
Helion مستقر در اورت، واشنگتن، در رقابتی جدی با چندین شرکت دیگر برای تجاریسازی انرژی فیوژن قرار دارد؛ منبعی بالقوه نامحدود از انرژی پاک.
از جمله رقبای مهم میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- Commonwealth Fusion Systems
- Type One Energy
- Inertia Enterprises
سرمایهگذاران بزرگ نیز وارد این حوزه شدهاند. برای مثال، گوگل و انویدیا از سرمایهگذاران Commonwealth Fusion Systems هستند. همچنین هلیون در سال گذشته ۴۲۵ میلیون دلار سرمایه جذب کرده که نام سم آلتمن نیز در میان سرمایهگذاران آن دیده میشود.
قرارداد مهم با مایکروسافت؛ تحویل برق از سال ۲۰۲۸
در حالی که بسیاری از شرکتهای فعال در حوزه فیوژن، اوایل دهه ۲۰۳۰ را برای اتصال به شبکه برق هدفگذاری کردهاند، هلیون قراردادی با مایکروسافت امضا کرده تا از سال ۲۰۲۸ برق تولیدی خود را به این شرکت بفروشد.
نکته مهم این است که برق موردنظر از راکتور بزرگتری به نام اوریون تأمین خواهد شد، نه از پولاریس. اوریون یک راکتور ۵۰ مگاواتی است که هماکنون در حال ساخت است و نقش کلیدی در آینده تجاری راکتور فیوژنی هلیون دارد.
تفاوت طراحی راکتور فیوژنی هلیون با رقبا
برخلاف بسیاری از رقبا که از طراحی توکامک (محفظهای دوناتشکل با میدان مغناطیسی قوی) استفاده میکنند، راکتور فیوژنی هلیون بر پایه ساختاری به نام «پیکربندی معکوس میدان» (Field-Reversed Configuration) ساخته شده است.
در این طراحی:
- سوخت در دو انتهای یک محفظه شبیه ساعت شنی تزریق میشود.
- سوخت به پلاسما تبدیل میشود.
- آهنرباهای قدرتمند پلاسماها را به سمت یکدیگر شتاب میدهند.
- پس از ادغام اولیه با دمای ۱۰ تا ۲۰ میلیون درجه، میدانهای مغناطیسی آنها را فشردهتر کرده و دما را به ۱۵۰ میلیون درجه میرسانند.
- تمام این فرآیند در کمتر از یک میلیثانیه رخ میدهد.
تولید مستقیم برق به جای استخراج گرما
یکی از ویژگیهای منحصربهفرد راکتور فیوژنی هلیون این است که انرژی را مستقیماً از میدان مغناطیسی واکنش همجوشی استخراج میکند، نه از گرمای تولیدشده.
در هر پالس، واکنش فیوژن به آهنرباهای راکتور فشار وارد میکند و این فشار باعث القای جریان الکتریکی میشود. این روش میتواند راندمان بالاتری نسبت به مدلهای متداول داشته باشد که ابتدا گرما تولید کرده و سپس آن را به برق تبدیل میکنند.
حرکت به سوی استفاده از هلیوم-۳
در حال حاضر، Helion از سوخت دوتریوم–تریتیوم استفاده میکند، اما در آینده قصد دارد به سراغ ترکیب دوتریوم–هلیوم-۳ برود. این انتخاب سوخت با طراحی خاص راکتور فیوژنی هلیون هماهنگتر است، زیرا ذرات باردار بیشتری تولید میکند و برای تولید مستقیم برق مناسبتر است.
چالش اصلی اینجاست که هلیوم-۳ روی زمین کمیاب است. بنابراین هلیون باید آن را خودش تولید کند. این شرکت قصد دارد:
- در ابتدا از همجوشی دوتریوم برای تولید نخستین مقادیر هلیوم-۳ استفاده کند.
- در حین بهرهبرداری عادی، بخشی از واکنشها را به تولید هلیوم-۳ اختصاص دهد.
- هلیوم-۳ تولیدشده را خالصسازی و مجدداً استفاده کند.
به گفته مدیرعامل هلیون، فرآیند تولید و خالصسازی هلیوم-۳ سادهتر از پیشبینیهای اولیه بوده و بازدهی بالایی دارد.
هدف نهایی: رسیدن به ۲۰۰ میلیون درجه
هدف نهایی راکتور فیوژنی هلیون رسیدن به دمای ۲۰۰ میلیون درجه سانتیگراد است؛ عددی بالاتر از بسیاری از اهداف تعیینشده توسط رقبا. به گفته کرتلی، این دما نقطه بهینه برای راهاندازی یک نیروگاه تجاری کارآمد است.
در پاسخ به این سؤال که آیا Helion به «نقطه سربهسر علمی» رسیده یا نه، کرتلی تأکید کرده تمرکز شرکت بیشتر بر تولید برق عملیاتی است تا ثبت رکوردهای علمی صرف.
جمعبندی
پیشرفت اخیر Helion در دستیابی به دمای ۱۵۰ میلیون درجه، استفاده از سوخت دوتریوم–تریتیوم و توسعه مدل تجاری با قرارداد رسمی با مایکروسافت، نشان میدهد که راکتور فیوژنی هلیون یکی از جدیترین گزینهها برای ورود انرژی فیوژن به بازار برق در سالهای آینده است.
اگر این شرکت بتواند به هدف ۲۰۰ میلیون درجه و تولید پایدار ۵۰ مگاوات برق دست پیدا کند، ممکن است زودتر از بسیاری از رقبا انرژی همجوشی را به شبکه برق متصل کند؛ اتفاقی که میتواند معادلات انرژی پاک در جهان را تغییر دهد.