على مدى السنوات العديدة الماضية، انتقلت قوة الاندماج من مجرد النكات – دائمًا بعد عقد من الزمن! – إلى تكنولوجيا ملموسة ومذهلة بشكل متزايد والتي أبعدت المستثمرين عن الهامش.
قد يكون إتقان هذه التكنولوجيا أمرًا صعبًا ومكلفًا في الوقت الحالي، لكن الاندماج يعد بتسخير التفاعل النووي الذي يزود الشمس بالطاقة لتوليد طاقة لا حدود لها تقريبًا هنا على الأرض. إذا كانت الشركات الناشئة قادرة على إكمال محطات توليد الطاقة بالاندماج النووي ذات الجدوى التجارية، فستكون لديها القدرة على قلب أسواق تبلغ قيمتها تريليون دولار.
كانت الموجة الصعودية التي تدعم صناعة الاندماج النووي مدفوعة بثلاثة تطورات: رقائق كمبيوتر أكثر قوة، وذكاء اصطناعي أكثر تطورا، ومغناطيس قوي فائق التوصيل عالي الحرارة. لقد ساعدوا معًا في تقديم تصميمات أكثر تعقيدًا للمفاعلات، وعمليات محاكاة أفضل، وخطط تحكم أكثر تعقيدًا.
ولا يضر أنه في نهاية عام 2022، أعلن مختبر تابع لوزارة الطاقة الأمريكية أنه أنتج تفاعل اندماجي متحكم فيه أنتج طاقة أكبر من تلك التي نقلها الليزر إلى كريات الوقود. لقد تجاوزت التجربة ما يعرف بالتعادل العلمي، وعلى الرغم من أنها لا تزال بعيدة عن التعادل التجاري، حيث ينتج التفاعل أكثر مما تستهلكه المنشأة بأكملها، فقد كانت خطوة طال انتظارها أثبتت أن العلم الأساسي كان سليمًا.
وقد بنى المؤسسون على هذا الزخم في السنوات الأخيرة، مما دفع صناعة الاندماج الخاصة إلى الأمام بوتيرة سريعة. جمعت شركات الاندماج الناشئة 7.1 مليار دولار حتى الآن، وفقًا لجمعية صناعة الاندماج، وذهب معظمها إلى عدد قليل من الشركات.
أنظمة اندماج الكومنولث
مع سلسلة B بقيمة 1.8 مليار دولار، قفزت شركة Commonwealth Fusion Systems إلى المركز الأول في عام 2021. ومنذ ذلك الحين، كانت الشركة هادئة على جبهة جمع التبرعات (ليس مفاجئًا)، لكنها بذلت جهدًا كبيرًا في بناء Sparc في ماساتشوستس، وهو أول مشروع لها. محطة طاقة فريدة من نوعها تهدف إلى إنتاج الطاقة بما تسميه المستويات “ذات الصلة تجاريًا”.
يستخدم مفاعل سبارك تصميم توكاماك الذي يشبه كعكة الدونات. يتم لف المقطع العرضي على شكل D بشريط فائق التوصيل بدرجة حرارة عالية، والذي عند تنشيطه، يولد مجالًا مغناطيسيًا قويًا يحتوي على البلازما شديدة السخونة ويضغطها. في خليفة سبارك، القوس ذو النطاق التجاري، يتم تحويل الحرارة المتولدة من التفاعل إلى بخار لتشغيل التوربين. صممت CFS مغناطيساتها بالتعاون مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، حيث عمل المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي بوب مومجارد كباحث في تصميمات مفاعلات الاندماج والموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية.
بدعم من Breakthrough Energy Ventures وThe Engine وBill Gates وآخرين، تتوقع CFS ومقرها ديفينز بولاية ماساتشوستس تشغيل Arc في أوائل ثلاثينيات القرن الحالي.
الانصهار العام
الآن في عقدها الثالث، جمعت شركة General Fusion مبلغ 440.53 مليون دولار، وفقًا لـ PitchBook. تأسست الشركة، ومقرها في ريتشموند، كولومبيا البريطانية، في عام 2002 على يد الفيزيائي ميشيل لابيرج، الذي أراد إثبات نهج مختلف للاندماج يُعرف باسم الاندماج المستهدف الممغنط (MTF).
في مفاعل جنرال فيوجن، يحيط جدار معدني سائل بالغرفة التي يتم فيها حقن البلازما. تقوم المكابس المحيطة بالجدار بدفعه إلى الداخل، مما يؤدي إلى ضغط البلازما في الداخل وإثارة تفاعل اندماجي. تقوم النيوترونات الناتجة بتسخين المعدن السائل، والذي يمكن تدويره من خلال مبادل حراري لتوليد البخار اللازم لتدوير التوربين.
وتقوم الشركة حاليا ببناء أول مصنع تجريبي لها، LM26، والذي تأمل أن يحقق التعادل العلمي بحلول عام 2026. ومن بين المستثمرين جيف بيزوس، وتيماسيك، وبي دي سي كابيتال، وكريساليكس فينتشر كابيتال.
هيليون
من بين جميع الشركات الناشئة في مجال الاندماج، تتمتع شركة Helion بالجدول الزمني الأكثر عدوانية. وتخطط الشركة لإنتاج الكهرباء من مفاعلها في عام 2028. أول عميل لها؟ مايكروسوفت.
يستخدم هيليون نوعًا من المفاعلات يسمى التكوين المعكوس المجال، حيث يحيط المغناطيس بغرفة التفاعل التي تبدو مثل الساعة الرملية مع انتفاخ عند النقطة التي يلتقي فيها الجانبان معًا. وفي كل طرف من أطراف الساعة الرملية، يقومون بتدوير البلازما على شكل كعكة دائرية يتم إطلاقها باتجاه بعضها البعض بسرعة تزيد عن مليون ميل في الساعة. وعندما تتصادمان في المنتصف، تساعد المغناطيسات الإضافية على تحفيز الاندماج. عندما يحدث الاندماج، فإنه يعزز المجال المغناطيسي للبلازما، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي داخل الملفات المغناطيسية للمفاعل. ثم يتم حصاد تلك الكهرباء مباشرة من الجهاز.
ومقرها في إيفريت، واشنطن، جمعت شركة Helion مبلغ 607.64 مليون دولار، وفقًا لشركة PitchBook. ومن بين المستثمرين سام ألتمان، وريد هوفمان، وكيه كيه آر، وبلاك روك، وميثريل كابيتال مانجمنت التابعة لبيتر ثيل، ومجموعة كابريكورن للاستثمار.
تاي
تأسست شركة TAE (المعروفة سابقًا باسم Tri Alpha Energy) في عام 1998، وقد انبثقت من جامعة كاليفورنيا في إيرفين على يد نورمان روستوكر. إنه يستخدم تكوينًا معكوسًا للمجال، ولكن مع تطور: بعد اصطدام طلقتي البلازما في منتصف المفاعل، تقوم الشركة بقصف البلازما بحزم جسيمية لإبقائها تدور على شكل سيجار. يؤدي ذلك إلى تحسين استقرار البلازما، مما يتيح مزيدًا من الوقت لحدوث الاندماج ولاستخراج المزيد من الحرارة لتدوير التوربين.
جمعت TAE 1.32 مليار دولار، وفقًا لـ PitchBook. يشمل المستثمرون Alphabet وChevron Technology Ventures وVenrock.
زاب للطاقة
لا تستخدم شركة Zap Energy مغناطيسات فائقة التوصيل ذات درجة حرارة عالية أو أشعة ليزر فائقة القوة للحفاظ على البلازما الخاصة بها محصورة. وبدلاً من ذلك، فهو يضخ البلازما (فهمت؟) بتيار كهربائي، والذي يولد بعد ذلك مجالًا مغناطيسيًا خاصًا به. يضغط المجال المغناطيسي البلازما بحوالي 1 ملليمتر، وعند هذه النقطة يحدث الاشتعال. تقذف النيوترونات الناتجة عن تفاعل الاندماج غطاءً معدنيًا سائلًا يحيط بالمفاعل، مما يؤدي إلى تسخينه. يتم بعد ذلك تدوير المعدن السائل عبر مبادل حراري، حيث ينتج بخارًا لتشغيل التوربين.
مثل شركة Helion، يقع مقر شركة Zap Energy في إيفريت بواشنطن، وقد جمعت الشركة 327 مليون دولار، وفقًا لشركة PitchBook. يشمل الداعمون مشاريع الطاقة المتقدمة لبيل جيتس، وDCVC، وLowcarbon، وEnergy Impact Partners، وChevron Technology Ventures، وبيل جيتس كملاك.
طاقة توكاماك
تأخذ شركة Tokamak Energy تصميم توكاماك المعتاد – شكل الدونات – وتسحقه، مما يقلل نسبة العرض إلى الارتفاع إلى النقطة التي تبدأ عندها الحدود الخارجية في تشبه الكرة. مثل العديد من الشركات الناشئة الأخرى القائمة على توكاماك، تستخدم الشركة مغناطيسات فائقة التوصيل عالية الحرارة (من أكسيد النحاس الباريوم الأرضي النادر، أو مجموعة REBCO). ونظرًا لأن تصميمه أصغر حجمًا من التوكاماك التقليدي، فإنه يتطلب قدرًا أقل من المغناطيس، مما يؤدي إلى تقليل التكاليف.
أنتج النموذج الأولي ST40 للشركة الناشئة في أوكسفوردشاير، والتي تتخذ من المملكة المتحدة مقراً لها، والذي يبدو مثل بيضة فابرجيه كبيرة الحجم، بلازما شديدة الحرارة تصل إلى 100 مليون درجة مئوية في عام 2022. وجيلها التالي، Demo 4، قيد الإنشاء حاليًا ويهدف إلى اختباره. مغناطيس الشركة في “السيناريوهات ذات الصلة بمحطة توليد الطاقة الاندماجية”. جمعت شركة Tokamak Energy مبلغ 285.65 مليون دولار من المستثمرين بما في ذلك Future Planet Capital وIn-Q-Tel وMidven ومؤسس Capri-Sun Hans-Peter Wild، وفقًا لـ PitchBook.
الضوء الأول
على عكس العديد من الشركات الناشئة الأخرى في مجال الاندماج، لا تستخدم First Light المغناطيس لتوليد الظروف اللازمة للاندماج. وبدلا من ذلك، فإنه يتبع نهجا يعرف باسم الحبس بالقصور الذاتي، حيث يتم ضغط كريات الوقود الاندماجي حتى تشتعل.
ولكن حتى ذلك الحين، فإن First Light لا يتوافق مع العقيدة التقليدية. تستخدم معظم محاولات الحبس بالقصور الذاتي أشعة الليزر للقيام بالعمل القذر، مقتدية بمبادرة مرفق الإشعال الوطني، الذي أنتج تجربة رائدة في عام 2022. وبدلا من ذلك، تطلق شركة First Light مقذوفة على هدف باستخدام مدفع ذي مرحلتين؛ تستخدم المرحلة الأولى البارود لإطلاق مكبس بلاستيكي يضغط الهيدروجين إلى 145000 رطل لكل بوصة مربعة، ثم يطلق المقذوف. تم تصميم الهدف لتضخيم قوة التأثير بحيث يضغط الوقود إلى نقطة الاشتعال.
وقد جمعت شركة First Light، التي يقع مقرها في أوكسفوردشاير بالمملكة المتحدة، 179.94 مليون دولار من مستثمرين بما في ذلك Invesco وIP Group وTencent.
مارفل فيوجن
يتبع Marvel Fusion نهج الحبس بالقصور الذاتي، وهو نفس الأسلوب الأساسي الذي استخدمه مرفق الإشعال الوطني لإثبات أن تفاعلات الاندماج النووي الخاضعة للرقابة يمكن أن تنتج طاقة أكبر مما هو مطلوب لبدء هذه التفاعلات. تطلق Marvel أشعة ليزر قوية على هدف مدمج بهياكل نانوية من السيليكون تتتالي تحت القصف، مما يؤدي إلى ضغط الوقود إلى نقطة الاشتعال. ولأن الهدف مصنوع باستخدام السيليكون، فيجب أن يكون تصنيعه بسيطًا نسبيًا، بالاعتماد على عقود من الخبرة في صناعة تصنيع أشباه الموصلات.
تقوم الشركة الناشئة في مجال دمج الحبس بالقصور الذاتي ببناء منشأة تجريبية بالتعاون مع جامعة ولاية كولورادو، والتي من المتوقع أن يتم تشغيلها بحلول عام 2027. وقد جمعت شركة Marvel ومقرها ميونيخ ما مجموعه 109.3 مليون دولار من المستثمرين بما في ذلك b2venture، وDeutsche Telekom، وEarlybird، وHV Capital، وتافيت هنريكوس وألبرت فينجر كملائكة.
اكسيمر
على الرغم من أنه لا يمكن وصف أي شيء يتعلق بالاندماج بأنه بسيط، إلا أن Xcimer يتبع نهجًا مباشرًا نسبيًا: اتبع العلوم الأساسية التي تقف وراء التجربة الإيجابية الصافية التي أجراها مرفق الإشعال الوطني، وإعادة تصميم التكنولوجيا التي تدعمها من الألف إلى الياء. تهدف الشركة الناشئة التي يقع مقرها في كولورادو إلى إنشاء نظام ليزر بقدرة 10 ميغاجول، وهو أقوى بخمس مرات من نظام NIF الذي صنع التاريخ. تحيط جدران الملح المنصهر بغرفة التفاعل، وتمتص الحرارة وتحمي الجدار الصلب الأول من التلف.
تأسست Xcimer في يناير 2022، وقد جمعت بالفعل 109 ملايين دولار، وفقًا لـ PitchBook، من مستثمرين بما في ذلك Hedosophia وBreakthrough Energy Ventures وEmerson Collective وGigascale Capital وLowercarbon Capital.
اكتشاف المزيد من موقع شعاع للمعلوماتية
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
