Enerhiya
Inanunsyo ang Unang Komersyal na Proyekto ng Nuclear Fusion
Fusion, Ang Pinakamataas na Pinagmumulan ng Enerhiya
Habang ang matatag, maaasahan, mura, at carbon‑neutral na suplay ng enerhiya ay nagiging lalong mahalagang isyu, nakatuon ang lahat ng pansin sa mga solusyong nukleyar.
Kasama dito ang nuclear fission, o ang paghahati ng mabibigat na atom tulad ng uranium, thorium, o plutonium. Ang teknolohiyang ito ay nagkakaroon ng dramatikong pagbabalik dahil sa pag-alis ng mga planta ng karbon at gas, sa kabila ng pangangailangan para sa baseload power generation, pati na rin ang mga trend ng elektripikasyon ng transportasyon, pag‑init, at produksyon ng industriya.
Gayunpaman, hindi ito walang problema, kahit para sa mas advanced na ika‑4 na henerasyon ng mga planta ng nuclear power. Pinakakilala, kinabibilangan pa rin ito ng paghawak ng napaka‑radyoaktibong materyales, na ikinababahala pa rin ng publiko at hindi kailanman magiging ganap na neutral sa kapaligiran.
Ito ang dahilan kung bakit tinitingnan ng mga siyentipiko ang mga pangako ng nuclear fusion, na pinagsasama ang mga atom tulad ng hydrogen, ang parehong penomena na nagbibigay ng enerhiya sa Araw.
Pinagmulan: Nature
Gagamit ito ng fuel na siyang pinaka‑maraming elemento sa Uniberso at magbubuo lamang ng hindi mapanganib na helium o lithium. Magiging sapat din itong malakas upang magbigay ng halos walang katapusang enerhiya, na walang panganib ng pagsabog o runaway chain reaction.
Ang problema ay ang paglikha ng kinakailangang mga kondisyon ay napakahirap na makamit kaya wala pang fusion reactor ang nakalapit sa komersyalisasyon hanggang ngayon.
Maaaring magbago ito sa loob ng mas mababa sa isang dekada, ayon sa Commonwealth Fusion Systems (CFS). Kamakailan lamang inanunsyo ng kumpanya na sila ay sumusulong sa pagtatayo ng unang komersyal na fusion reactor sa Virginia.
Proyekto ng Reactor ng CFS
Layunin ng Commonwealth Fusion Systems na ang kanilang ARC reactor ay mag‑generate ng 400 MW para sa grid ng kuryente ng Virginia, na sapat upang mapailawan ang 150,000 tahanan.
Ito ay isang radikal na pag‑unlad para sa larangan ng nuclear fusion, dahil palaging inakala na ang unang scale‑up na reactor ay 20‑30 taon pa ang layo. Maging ang napakalaking internasyonal na proyekto na ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) ay hindi inaasahang matatapos bago ang 2039.
Kung ihahambing, ang CFS reactor ay planong itayo sa isang site na pagmamay‑ari ng kumpanyang enerhiya na Dominion (D ). Nakikita nila itong posible na magsimula pa noong unang bahagi ng 2030s.
“Ang lumalaking pangangailangan ng aming mga customer para sa maaasahang carbon‑free na kuryente ay nakikinabang mula sa pinakamalawak na hanay ng mga opsyon sa paglikha ng kuryente hangga’t maaari, at sa diwa ng ito, ikinagagalak naming tulungan ang CFS sa kanilang mga pagsisikap.”
Edward H Baine – Pangulo ng Dominion
Commonwealth Fusion Systems
Teknolohiyang CFS
Upang maunawaan kung gaano katotoo ang proyektong ito, kailangan nating tingnan ang kasaysayan ng CFS. Ang kumpanya ay inilunsad mula sa MIT noong 2018 at nakalikom ng $2B mula noon, partikular mula sa Italianong higanteng langis na Eni. Ang CFS ay nagde‑develop ng fusion reactor batay sa “klasikong” disenyo ng tokamak, na bumubuo ng plasma sa isang torus (hugis donut).
Pinagmulan: DOE
(Maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa nuclear fusion at iba’t ibang disenyo ng reactor sa “Nuclear Fusion – The Ultimate Clean Energy Solution on the Horizon” at superconductivity sa “Progress In Superconductivity Making Way For A New Technological Revolution”)
Gumagamit ang CFS ng high-temperature superconducting (HTS) magnets na binuo sa pakikipagtulungan sa MIT. Kakontrolin at i‑compress nila ang deuterium‑tritium plasma upang lumikha ng nuclear fusion.
Isang likidong “blanket” ang sumasalo ng enerhiyang iyon bilang init, pagkatapos ay inililipat ito sa tubig na nagpapaikot ng steam turbine upang lumikha ng kuryente. Ang deuterium ay halos makukuha kahit saan at maaaring i‑filter mula sa tubig‑dagat, habang ang mga ARC blanket ay natural na magpoprodyus ng tritium.
Noong 2021, nakabuo ito ng 20 tesla HTS magnet, isang pagbuti ng 100‑1,000x kumpara sa nakaraang performance ng magnet at ang pinakamalaki kailanman na ginawa.
Ang mga magnet na ito ay ngayon ini‑assemble sa isang bagong, record‑breaking na disenyo na tinatawag na Central Solenoid Model Coil (CSMC). Noong 2024, inilathala din ng kumpanya ang teknolohiya nito para sa high‑current‑density, high‑temperature superconducting cable na nagbibigay ng kapangyarihan sa mga magnet na ito.
Ang paggamit ng fuel ay magiging napakakompak, tulad ng sa lahat ng teknolohiyang nuclear fusion:
“Dahil maliit lamang ang kinakailangang dami, ang 30 taon ng ARC fuel ay maaaring maihatid ng isang trak kapag nagbukas ang bagong planta, nang walang panganib ng pagbabago sa presyo sa hinaharap at walang koneksyon sa mga globally fraught supply chains.”
Mga Paparating na Sunod‑sunod na Reactor
Gagamitin ang mga HTS magnet upang itayo ang SPARC, na naglalayong maging unang net‑energy fusion reactor, ibig sabihin ay magproprodyus ito ng mas maraming enerhiya mula sa fusion kaysa sa kinokonsumo nito sa pamamagitan ng pag‑ignite ng hydrogen plasma.
Ang SPARC ay kasalukuyang itinatayo na sa kampus ng CFS sa Massachusetts ngunit hindi pa ito nakapag‑produce ng unang plasma.
Pinagmulan: CFS
Kung magiging maayos ang lahat sa demonstrator na SPARC, ang ARC, na itatayo sa Virginia, ay ang susunod na hakbang.
Pinagmulan: CFS
Habang ang SPARC ay naroon upang subukan ang teknolohiya, ang ARC ay naroon upang subukan ang ekonomiks ng disenyo. Ang bawat ARC ay magiging katulad ng laki ng isang malaking tindahan na may halos kaparehong pangangailangan sa site.
Pinagmulan: CFS
Ang susunod na hakbang ay ang mass‑production ng ARC, na naglalayong bawasan ang gastos sa paggawa at ipakalat ang gastusin sa R&D.
Mahalagang Pagpapatibay
Ang CFS ay hindi lamang pinagtibay ng Dominion at Eni kundi pati na rin ng UK Atomic Energy Agency, kung saan nakipagkasundo ito ng limang taong kasunduan sa kolaborasyon noong 2022.
Ang mga pagsisikap sa pananaliksik ng CFS ay pinondohan ng mga gantimpala mula sa dalawang inisyatibo ng US Department of Energy, ang Advanced Research Projects Agency–Energy (ARPA–E) at Fusion Energy Sciences (FES).
Ang mga eksperto ng MIT ay malapit ding kasangkot sa CFS:
“Kung saan ang misyon ng TFMC ay magpakita ng matatag na lakas, ang CSMC ay kailangang magpakita ng bilis.
Daang‑daang kamay ang humawak sa coil na ito, mula sa simula nito sa drafting board hanggang sa mahabang at komplikadong programa ng pagsubok. Ang talino, pagtitiyaga, at puso na ipinakita ng masiglang pangkat na ito ay kasing kahanga‑hanga ng coil na sumibol mula sa kanilang pagsisikap.”
Ted Golfinopoulos, isa sa mga MIT Principal Investigators sa fusion reactors.
Pagsusuri sa CFS
Ang mga tagumpay ng Commonwealth Fusion Systems sa teknolohiyang magnet ay pangmundong antas. Ang stable magnetic confinement, ang pangunahing konsepto ng tokamak reactor, ay maaaring magpatunay na ang nawawalang susi sa paglutas ng palaisipan ng nuclear fusion.
Sa anumang kaso, ito ay magiging napakahalagang teknolohiya, hindi lamang para sa mga aplikasyon ng fusion.
Gayunpaman, maaga pa upang sabihing gaano ka‑optimistiko ang mga layunin at timeline ng CFS. Ang nuclear fusion ay isang larangan na puno ng mga pangakong prototype na napatunayang hindi gaanong matatag o produktibo kaysa sa inaasahan.
Kaya, hindi malinaw kung ang dagdag na kapangyarihan ng mga magnet ng CFS ay magiging sapat upang makalikha ng maaasahang, kumikitang fusion plasma.
Bilang halimbawa ng posibleng hindi pa nalulutas na mga isyu, ang tritium‑producing blanket sa loob ng reactor ay maaaring hindi kasing produktibo o matibay tulad ng inaasahan, kahit na maayos ang pagbuo ng plasma. Ang muling pagkolekta ng enerhiya at pag‑convert nito sa kuryente nang walang pinsala sa reactor sa loob ng dekada ng operasyon ay maaaring maging mahirap din.
Ang kumpiyansa na ipinapakita ng CFS at Dominion Energy, gayunpaman, ay nagpapakita na ang nuclear fusion ay nagkakaroon ng malaking pag‑unlad. Kasama ang AI na kayang bumuo ng bagong materyal o mag‑stabilize ng plasma sa real‑time, maaaring 1‑2 dekada na lamang ang layo mula sa walang limitasyong murang enerhiya na agad na magpapahintulot sa malawakang pag‑deploy ng desalination, eksplorasyon sa kalawakan, indoor farming, atbp.
Mga Kumpanya ng Fusion
Sa kasalukuyan, wala pang alinman sa mga kumpanyang nakatuon lamang sa paggawa ng nuclear fusion na komersyal na kapaki‑pakinabang ang nakalista sa publiko. Kabilang dito ang Helion, General Fusion, Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy, at NEO Fusion.
Maaari mong makita ang isang malawak na listahan ng mga startup sa larangan ng nuclear fusion sa dedikadong pahina ng Dealroom.
Gayunpaman, may isang kumpanyang nakalista sa publiko na aktibo sa larangan ng fusion, na nag‑redirect ng konsepto mula sa produksyon ng enerhiya patungo sa propulsion sa kalawakan: Lockheed Martin.
Lockheed Martin Corporation
(LMT )
Isang kapansin‑pansing pagbubukod sa mga privately‑listed na startup na namamayani sa larangan ay ang publicly traded na kumpanya Lockheed Martin Corporation, isang higante ng industriya ng depensa.
Mula pa noong unang bahagi ng 2010s, ang Lockheed ay nagtrabaho sa Compact Fusion, isang nuclear fusion reactor na inaasahang handa na sa 2020s. Gayunpaman, inanunsyo kamakailan na ang trabaho sa proyektong ito ay hinarap noong 2021.
Ang kumpanya ay napaka‑discreet tungkol sa proyektong ito mula pa noong unang anunsyo. Hanggang ngayon, hindi malinaw kung ano ang maaaring nag‑udyok sa kumpanya na talikuran ang ideya.
Sa parehong oras, tila hindi ganap na iniwan ang konsepto, na kapansin‑pansin sa mga pamumuhunan noong 2024 sa Helicity, isang startup na nagde‑develop ng fusion engine.
Ang ideya ay itulak ang mga sasakyang pangkalawakan gamit ang maikling pagsabog ng fusion. Plano ng Helicity na gumamit ng plasma gun, katulad ng pamamaraan ng General Fusion. Posibleng, ipinakita ng mga internal na resulta ng Lockheed na ang kanilang disenyo ay hindi kayang panatilihin ang fusion sa paraang akma sa produksyon ng enerhiya.
Ngunit marahil, sa parehong oras, sapat na ba ang maikling pagsabog para sa pangangailangan ng propulsion sa kalawakan at mas malapit na maging isang aktwal na produkto? Mas babagay din ito sa pangkalahatang profile ng kumpanya na nakatuon sa aerospace at depensa.
