Nuclear Fusion – Ang Pinakamahusay na Malinis na Solusyon sa Enerhiya sa Hinaharap

Ang Kapangyarihan ng mga Bituin

Maraming tao ang may negatibong pananaw sa enerhiyang nukleyar, lalo na dahil sa mga aksidente sa Chernobyl at Fukushima.

May ibang tao na may kabaligtaran na opinyon, na itinuturing na ang anumang hindi paghahati ng mga atom ay isang primitibo at hindi epektibong paraan ng paggawa ng enerhiya. Binibigyang-diin din nila ang mababang carbon emissions at napakataas na stable na baseload power na maibibigay ng nuclear energy.

Malamang na magiging bahagi ang nuclear energy ng ating hinaharap na halo ng enerhiya, lalo na habang ang ika-4 na henerasyon ng mga nuclear reactor ay nagsisimulang mag-operate, na idinisenyong pahusayin ang kaligtasan, paggamit ng fuel at pamamahala ng basura. Iba-iba ang antas ng pag-unlad ng mga disenyong ito.

Gayunpaman, lahat ng mga reactor na ito ay nakasalalay sa konsepto ng nuclear fission. Hinahati ang mabibigat na nucleus, gaya ng ilang isotope ng uranium at plutonium, at kinukuha ang enerhiyang inilalabas. Sa thorium fuel cycle, kailangang makabuo muna ng fissile na uranium-233.

Ang isa pang anyo ng nuclear energy ay nuclear fusion. Nakasalalay ito sa pagkuha ng napakagaan na mga elemento at pinagsasama ang mga ito upang maging mas mabigat.

Ang nuclear fusion ay literal na siyang nagbibigay ng lakas sa uniberso, kung saan ang bawat bituin ay isang napakalaking nuclear fusion reactor. Bawat segundo, ang araw ay kumokonsumo ng 600 milyong tonelada ng hydrogen. Bilang sanggunian, nangangahulugan ito na ang araw ay kumokonsumo ng dami ng hydrogen na kasinglaki ng kabuuang masa ng Daigdig tuwing 70,000 taon.

Sa ganitong diwa, ang enerhiya ng araw, hangin, biomass at malaking bahagi ng fossil fuels ay nagmula rin sa fusion sa Araw, ngunit dumaan sa iba pang proseso bago natin magamit.

Kung makagagawa ng praktikal na fusion sa Daigdig, maaari itong magbigay ng napakalaking mapagkukunan ng enerhiya. Gayunman, ang kasaganaan ng hydrogen sa uniberso ay hindi katumbas ng madaling makuhang reactor fuel. Mahalaga ang partikular na isotope at paraan ng paggawa nito.

Fission at fusion

Kapag sinusunog natin ang mga molekula tulad ng natural gas o langis, pinapalaya natin ang enerhiya na nakapaloob sa chemical bonds ng molekula. Ito ay medyo mataas na antas ng enerhiya ngunit hindi kahalintulad ng enerhiya na nasa mismong mga atom.

Ito ang dahilan kung bakit 1 kg ng uranium ay naglalaman ng parehong dami ng enerhiya tulad ng 2.7 milyong kg ng karbon. Ang hydrogen, kapag sumasailalim sa fusion, ay mas makapangyarihan pa.

Kapag tinatalakay ang nuclear energy, maaaring nakakalito kung bakit maaaring makagawa ng enerhiya mula sa parehong fusion at fission.

Nakabatay ito sa enerhiya ng pagkakabigkis ng nucleus. Sa paghahati ng ilang mabibigat na nucleus, mas matatag ang mga produktong nabubuo at ang pagkakaiba sa masa-enerhiya ay nailalabas, kabilang bilang init.

Maaari ring maglabas ng enerhiya ang pagsasanib ng ilang magagaan na nucleus upang maging mas mahigpit ang pagkakabigkis. Hindi nangangahulugang anumang kombinasyon ng elemento ay nagbibigay ng kapaki-pakinabang na enerhiya.

Pinagmulan: Nature

Depende sa mga fuel na inihahambing, maaaring mas mataas ang enerhiya ng fusion bawat yunit ng masa kaysa sa fission. Hindi nito ibig sabihin na mas mataas na ang aktuwal na netong output ng kasalukuyang fusion facility.

Napakalaki ng potensiyal na mapagkukunan ng fuel, lalo na ng deuterium sa tubig-dagat. Maraming disenyo ang nangangailangan din ng tritium, na bihira at radioactive at kailangang gawin, halimbawa mula sa lithium.

Maging sa solar system, ang mga gas giant at ang mga ulap ng kometa ay naglalaman ng napakaraming hydrogen na lampas pa sa kabuuang masa ng Daigdig.

Maaaring sapat ang mga mapagkukunan ng fuel para sa napakahabang panahon. Gayunman, nakasalalay ang praktikal na suplay sa isotope, pagkuha, paggawa at pagproseso ng fuel.

Ang helium na produkto ng ilang fusion reaction ay hindi nakalalason at hindi radioactive. Ngunit maaari pa ring magkaroon ng radioactive na basura mula sa tritium at sa mga bahagi ng reactor na na-activate ng neutron.

Mahirap makamit ang fusion

Bakit hindi pa natin napapagana ang sibilisasyon ng tao gamit ang nuclear fusion?

Ang katotohanan ay mahirap makamit ang nuclear fusion. Ang mga nucleus ng hydrogen atom ay may positibong electric charge at natural na nagtutulak sa isa’t isa. Kaya napakahirap na mapalapit sila nang sapat para mag-fuse, katulad ng dalawang napakalakas na magnet na nagtutulak sa isa’t isa.

Sa kalikasan, tanging ang napakalakas na gravity ng isang buong bituin ang sapat upang itulak ang mga hydrogen atom na maglapit at mag-trigger ng fusion. Kahit ang napakalaking Jupiter ay “masyadong maliit” pa rin para makamit ito.

Kaya, ang pagpapalapit ng mga hydrogen atom sa Earth ay napaka‑napakahirap.

Gayunpaman, nagawa na ito at unang naabot ng fusion machine noong 1950s. Ipinakita ng mga makinang ito ang posibilidad ng paglikha ng fusion ngunit nabigo na magbalik ng sapat na enerhiya kumpara sa enerhiyang ginamit para i-trigger ang fusion.

(Sa teknikal na pananaw, nakamit na ang malakihang nuclear fusion noong 1952 sa unang bombang thermonuclear, ngunit halos hindi ito maituturing na paraang maaaring gamitin upang lumikha ng ligtas na suplay ng enerhiya).

Sa maraming disenyo, umaabot sa mahigit 100 milyong °C ang plasma. Kailangang kontrolin ang plasma at ang paglipat ng init sa mga pader ng reactor. Kapag nawala ang pagkakakulong ng plasma, karaniwang humihinto ang fusion; hindi ito katumbas ng tuloy-tuloy na fission chain reaction.

Dahil sa lahat ng problemang ito, ang nuclear fusion ay naging mabagal na larangan, na may sarkastikong komento na “Fusion ay palaging 30 taon sa hinaharap”.

Mga paraan sa halip na grabidad

Ang isyung ito ng paglikha ng sapat na enerhiya pabalik mula sa fusion, kumpara sa ginamit para i-trigger ang nuclear fusion reaction, ay paulit-ulit na problema sa larangan. Dahil napakahirap ng fusion, ang pag-compress kahit ng ilang hydrogen atom ay napaka‑enerhiya‑intensive.

Maraming mga pamamaraan ang iminungkahi na hanggang ngayon.

Maraming paraan ang nakapagpakita ng fusion reaction sa eksperimento. Hindi nito ibig sabihin na lahat ay nakagawa na ng mas maraming magagamit na enerhiya kaysa sa kabuuang kinonsumo ng kanilang sistema.

Tokamaks

Ang mga fusion reactor ay lumilikha ng donut‑shaped na espasyo gamit ang magnetic fields, kung saan maaaring mapigil ang nuclear fusion plasma.

Ito ay kasalukuyang isa sa mga disenyo na itinuturing na may pinakamataas na tsansa na ma‑optimize tungo sa isang komersyal na fusion reactor. Ang unang tokamak ay itinayo noong 1958 at ito ang batayang konsepto para sa ITER , isang malaking internasyonal na proyektong pang-eksperimento sa fusion, na sinusuportahan ng mga kasaping bansa at organisasyon.

Pinagmulan: DOE

Sa iminungkahing bagong iskedyul noong 2024, itinakda ang yugto ng operasyong deuterium–tritium ng ITER sa 2039. Hindi ito petsa ng pagsisimula ng komersyal na suplay ng kuryente; ang ITER ay isang pasilidad na pananaliksik.

Iba pang magnetic-confinement reactor

Bukod sa tokamaks, ang iba pang mga disenyo ay gumagamit ng mga magnet upang i‑compress at i‑confine ang plasma. Kabilang dito ang stellarators, spheromaks, at compact tori.

Sa isang stellarator, ang hugis ng donut ay irregular/twisted. Sa teorya, maaari nitong pahabain ang tagal ng fusion reactions at magkaroon ng mas stable na plasma. Sa praktika, napakahirap itong buuin at itinuturing na mas mahirap kaysa sa tokamaks. Ang karagdagang antas ng komplikasyon na ito ay ginawang napakahirap i‑model sa computer, na nagpapahirap sa prediksyon at nagpapamahal sa konstruksyon.

Spheromaks ay katulad ng tokamaks ngunit medyo iba sa paraan ng pag‑induce ng magnetic field.

Compact toroids ay sinusubukang lumikha ng fusion nang walang magnetic coil sa gitna ng torus (donut shape), na nagbabawas ng pangangailangan para sa komplikadong mga magnet.

Mga laser

Sa halip na pisilin ang mga hydrogen atom gamit ang magnet, isang ibang pamamaraan gamit ang lasers ang sinusubukang gawing napakainit ang mga ito upang magbanggaan, na agad lumikha ng shockwaves na nagtutulak sa mga hydrogen atom na magsama.

Isang magandang halimbawa ay ang U.S. National Ignition Facility (NIF), na nagtutuon ng 192 malalakas na laser beam sa isang target na halos kasinlaki ng pambura sa dulo ng lapis. Umaabot sa humigit-kumulang 500 trilyong watt ang pinakamataas na panandaliang lakas ng mga laser.

Pinagmulan: Britannica

Ito ang isa pang pangunahing disenyo na itinuturing na malamang na maghatid ng viable na komersyal na fusion balang araw.

Ang magnet‑based fusion ay nahihirapan sa komplikadong matematika at superconductor material science. Ang laser‑induced fusion ay nahihirapan sa tamang paghahatid ng enerhiya at pagpapanatiling dense at homogeneous ang fuel para mag‑fusion.

Pag-compress gamit ang kuryente at iba pang paraan

May mga paraang gumagamit ng agos ng kuryente upang lumikha ng magnetic field na pumipisil sa plasma. Iba namang pamilya ng disenyo ang Magnetized Target Fusion (MTF). Pinagsasama nito ang magnetisadong plasma at mabilis na compression.

Isang halimbawa ng compression gamit ang agos ng kuryente ang Z-pinch. Sa Z-pinch, ang agos sa plasma ay lumilikha ng magnetic field na pumipisil dito. Sa ibang disenyo, gaya ng sinusubukan ng General Fusion, mekanikal na compression ang ginagamit. Hindi pare-pareho ang mga mekanismong ito.

Pinagmulan: IEEE

Sa pangkalahatan, ang mga disenyo na ito ay mas compact kumpara sa tokamak o laser‑based fusion.

Kapansin-pansin na kabilang sa mga pribadong kumpanyang sumusubok ng mga alternatibong disenyo ang General Fusion (GFUZ )  at Helion.

Mga hakbang tungo sa komersyal na fusion

Enerhiyang nalilikha kumpara sa inilalagay

Noong 2024, wala pang fusion power plant na nagsusuplay ng komersyal na kuryente sa grid. Iba-ibang disenyo ang sinusubukang paunlarin.

Sa pangkalahatan, ang yield ng mga fusion reactor ay patuloy na bumubuti, ibig sabihin unti‑unti nilang napapalaki ang dami ng fusion energy na nanggagaling sa enerhiyang inilalagay upang i‑trigger ang fusion.

Noong 2022, inanunsyo ng mga mananaliksik sa US National Ignition Facility na “nakalikha sila ng reaksyon na naglabas ng mas maraming enerhiya kaysa sa inilagay nila”.

Sa eksperimento ng NIF noong Disyembre 2022, humigit-kumulang 2.05 megajoule ng laser energy ang inihatid sa target at 3.15 megajoule ng fusion energy ang nalikha. Ito ay positibong gain sa antas ng target, hindi sa kabuuang pasilidad.

Hindi ito binanggit na upang lumikha ng 2.05 megajoules ng laser, kailangan ng kabuuang 322 megajoules ng kuryente upang makagawa ng mga laser beam na ito. Mas malaki pa rin ang kabuuang enerhiyang kinonsumo ng pasilidad kaysa sa fusion energy na nalikha. Kailangan ding isaalang-alang ang kahusayan ng pag-convert ng init tungo sa kuryente.

Gayunpaman, ito ay isang mahalagang milestone at isang kahanga‑hang tagumpay.

Katatagan ng plasma at tagal ng operasyon

Magkaibang layunin ang pagpapanatili ng plasma nang matagal at ang pagkamit ng self-heating o ignition. Para sa komersyal na planta, kailangan ding mapanatili ang kontrol, paghawak sa init at matatag na pagganap sa mahabang panahon.

Maaaring mas malapit ito kaysa sa inaasahan ng marami, sa rekord noong 2024 ng mahigit anim na minutong plasma sa WEST (tungsten Environment in Steady-state Tokamak) sa France. Rekord ito ng tagal ng plasma, hindi ng anim na minutong netong paggawa ng kuryente.

Ipinapakita nito kung paano ang makabagong paggamit ng advanced na materyales tulad ng tungsten ay maaaring magbukas ng daan para sa isang dramatikong pag‑unlad kumpara sa tradisyunal na mga disenyo ng fusion reactor. Maaari mong basahin ang higit pa tungkol sa tungsten at ang mahirap hanapin na mga oportunidad sa pamumuhunan sa sektor na ito sa aming artikulo “Tungsten – Ang Lihim na High‑Tech Metal”.

Mas abot-kayang superconductor

Mahalaga ang mga superconductor sa maraming disenyo ng malalakas na magnet para sa fusion. Umuunlad ang mga high-temperature superconductor, ngunit ang pangalang ito ay hindi nangangahulugang gumagana sila sa karaniwang temperatura ng silid. Tingnan ang aming artikulong “Pag-unlad sa superconductivity: tungo sa bagong rebolusyong teknolohikal”.

AI

Ang plasma ay isang napakakomplikadong estado ng materya, napakaiba sa iba pang 3 (solid, liquid, gas). Ito ay napakainit at, sa pangkalahatan, mabilis na nagiging hindi stable.

Ang hindi stable na plasma ay kadalasang hindi nananatiling confined nang matagal sa reactor, na nag-iinterrupt sa nuclear fusion process.

Upang mapunan ito, ang mga magnet ng nuclear reactor ay patuloy na sinusubukang i‑stabilize ang plasma, ina‑adjust ang magnetic field sa real‑time. Ang matematika na kaakibat nito ay napakakomplikado, at kahit ang mga supercomputer ay nahihirapan dito, lalo na kung kailangan itong gawin nang mabilis upang mag‑instruksyon ng tamang reaksyon sa magnet ng reactor.

Maaaring magbago ito, salamat sa pag‑unlad ng AI, tulad ng iniulat namin sa isang kamakailang artikulo. Doon, ipinaliwanag namin kung paano natutunan ng AI na hulaan ang paglitaw ng mga instability sa plasma hanggang 300 ms nang maaga.

“Hindi na namin kailangang hintayin na mangyari ang mga instability at pagkatapos ay gumawa ng mabilis na corrective action bago ma‑disrupt ang plasma.”

Kaligtasan

Ang nuclear fusion ay likas na mas ligtas kaysa sa nuclear fission. Ang fusion reaction ay awtomatikong humihinto kapag ang plasma ay lumalawak, ibig sabihin walang panganib ng runaway chain reaction.

Gayunpaman, bago ito maging isang malawakang mapagkukunan ng enerhiya, kailangan pa rin ng nuclear fusion na harapin ang ilang isyu sa kaligtasan:

• Maraming disenyo ang gumagamit ng deuterium at tritium. Radioactive ang tritium, kaya kailangan ang kontrol sa pagtagas, paghawak at pagsubaybay rito. Hindi maaaring ipalagay na maliit ang epekto ng anumang aksidente nang walang pagsusuri sa partikular na planta.
• Ang plasma instability at high‑energy physics ay may likas na panganib. Ang pagpapanatiling ligtas ng mga operator at hindi nasisira ang reactor sa patuloy na power‑producing operations ay mangangailangan ng maayos na safety procedures at marahil ay design optimization.
• Ang deuterium–tritium fusion ay gumagawa ng mga neutron na maaaring gawing radioactive ang mga materyal ng reactor. Nakadepende sa materyal at disenyo ang dami at tagal ng pagiging radioactive ng basura, kaya kailangan itong planuhin at pamahalaan.

Mga kaugnay na paksa

Fusion para sa pagpapaandar ng sasakyang pangkalawakan

Sa kasalukuyan, ang nuclear fusion ay pangunahing hinahabol para sa potensyal nito sa power generation sa Earth. Isa pang sektor na lubos na makikinabang sa pag‑master ng nuclear fusion ay ang eksplorasyon at kolonisasyon ng kalawakan.

Dahil sa napakataas nitong efficiency kumpara sa mass ng fuel, pati na rin sa napakainit na temperatura, ang mga nuclear fusion reactor ay perpektong deep space propulsion systems.

Sa teorya, maaari itong maghatid ng napakabilis na acceleration at travel time, na may mababang pangangailangan sa fuel, at pinahusay na kaligtasan para sa crew kumpara sa mga alternatibo tulad ng chemical o nuclear fission engines. Ang madaling pag‑access at labis na abundansya ng hydrogen sa kalawakan ay dagdag na bonus.

Sa praktika, ang paggawa ng fusion reactor na maliit at magaan na sapat para mailagay sa isang spaceship ay maaaring maging hamon, kahit na matapos nating ma‑master ang disenyo sa Earth.

Kung magiging komersyal na viable ang nuclear fusion, ito ay ganap na mag‑rebolusyon sa prospect ng isang space‑based na ekonomiya (na tinalakay namin na may at walang fusion sa aming artikulo dito), ngunit kailangan pa ring malutas ang maraming hamon sa engineering bago ito magamit sa mga sasakyang pangkalawakan.

Cold fusion

Ang cold fusion ay isang kontrobersyal na paksa. Sa konsepto, ito ay ang ideya na maaaring makamit ang nuclear fusion nang walang plasma sa mababang temperatura.

Isang iminungkahing pamamaraan ay ang paggamit ng mga materyales na nagbabago ng hugis sa paraang nahuhuli at napipilitang magsanib ang mga hydrogen atom. Ang mga metal na may hydrogen tulad ng palladium, erbium, at titanium ay iminungkahi upang makamit ito.

Noong 1989, iginiit ng mga mananaliksik na sina Stanley Pons at Martin Fleischmann na nakamit nila ang ganitong fusion. Sa kasamaang palad, ang mga taon ng pagsubok na ulitin ang mga natuklasan ng komunidad ng siyentipiko ay hanggang ngayon ay hindi nagtagumpay, na nagdulot ng mga paratang ng mababang kalidad na agham o kahit outright na pandaraya.

Ang sumusunod na kontrobersiya ay permanenteng makasisira sa imahe ng konseptong ito. Gayunpaman, ito ay patuloy na pinagtatrabaho ng ilang siyentipiko, karaniwang sa ilalim ng mga pangalang Low Energy Nuclear Reactions (LENR), Condensed Matter Nuclear Science (CMNS), o Chemically Assisted Nuclear Reactions (CANR).

Muling nagkaroon ng interes sa pagsusuri ng mga pahayag na ito noong dekada 2020. Halimbawa, ang ahensya ng pamahalaan ng US na ARPA‑E ay nag-anunsyo noong 2023 ng ilang grant upang pondohan ang mga research group na tumitingin sa low‑energy nuclear reactions (LENR), kasunod ng nakakaintrigang resulta na nakuha ng mga NASA researcher noong 2020.

Ang cold fusion ay kasalukuyang napaka‑uncertain at speculative. Gayunpaman, ang pagbabalik ng seryoso at ma‑fund na pananaliksik sa larangan ay maaaring maglinaw sa sitwasyon at matukoy kung maaari itong maging viable na landas patungo sa pagkamit ng nuclear fusion.

Fusion sa pagbagsak ng mga bula

Isa pang ideya ay na maaaring maganap ang nuclear fusion sa mga bula kapag sila ay bumabagsak; halimbawa, maaaring bumuo ng mga bula sa tubig kapag sumailalim sa ultrasounds, isang ideyang minsan tinatawag ding sonofusion.

Lumilikha ng matinding lokal na kondisyon ang pagbagsak ng mga bula sa likido. Pinag-aaralan kung may kaugnayan ang gayong mga kondisyon sa mga sinasabing nuclear reaction. Hiwalay na penomeno ang sonoluminescence —paglabas ng liwanag habang bumabagsak ang bula—na hindi sa sarili nito patunay ng nuclear fusion.

Ang ideya ay kasing kontrobersyal ng cold fusion, na ang pangunahing tagapagtaguyod ay malawak na kinukritiko.

Gayunpaman, maaaring hindi ito ganap na patay na tulad ng huling dalawang dekada ng kontrobersya ang nagpapakita.

Noong Mayo 2024, isang scientific paper na may pamagat na “Pagmamasid sa paglabas ng neutron habang may acoustic cavitation ng pulbos na titanium na may deuterium”, na inilathala sa Scientific Reports, isang journal sa Nature Portfolio, ay nag-ulat ng neutron emission. Iminungkahi ng mga may-akda ang fusion bilang paliwanag; hindi ito katumbas ng malayang napatunayang praktikal na pinagkukunan ng enerhiya.

Nagawa naming mapanatili ang neutron production sa loob ng ilang oras at inulit ang eksperimento nang maraming beses sa iba’t ibang kondisyon. Hinuhulaan naming ang mga napansing neutron ay nagmula sa nuclear fusion ng deuterium ions na natunaw sa titanium lattice dahil sa mekanikal na aksyon ng mga nagbabangga na cavitation jet.

Ang interpretasyon at pag-uulit ng ganitong mga resulta ay nangangailangan ng mahigpit na pagsusuri. Ang publikasyon sa isang journal ay hindi sa sarili nito patunay na gumagana na ang “cold-bubble fusion” bilang teknolohiya ng enerhiya.

Pagpasok ng pribadong sektor

Mula nang ito ay magsimula, ang mga larangan ng plasma physics at nuclear fusion ay karamihan ay pinamunuan ng pananaliksik ng gobyerno mula sa pampublikong pondo.

May katwiran ito, dahil sila ay lubos na kapaki‑pakinabang para sa mga programa ng nuclear weapons development, kung saan, halimbawa, ang US National Ignition Facility ay unang binuo upang palitan ang nuclear weapon tests kaysa tuklasin ang nuclear fusion.

Bilang isang segment ng agham na walang direktang komersyal na aplikasyon, ang pondo para sa fusion ay kailangang magmula sa pampublikong at akademikong sektor.

Nagbabago ito dahil sa pagsasama ng 3 salik:

1. Ang mga dekada ng karanasan sa sektor ay lumikha ng malaking lawak ng libreng kaalaman at mga siyentistang sanay na maaaring magtrabaho para sa mga komersyal na kumpanya.
2. Ang nuclear fusion ay tila mas malapit nang makamit nang komersyal kaysa dati, na nagpapataas ng sigla ng mga mamumuhunan. At ang “moonshot” style ng pamumuhunan ay ngayon popular, kung saan ang nuclear fusion ay maaaring maging ang huling moonshot kasama ng asteroid mining, na permanenteng mag‑solusyon sa problema ng kakulangan sa enerhiya at raw materials.
3. Ang climate change, geopolitics, at pag‑ubos ng mga resources ay sabay‑sabay na nagdadala ng pangangailangan para sa isang saganang carbon‑neutral na pinagmumulan ng enerhiya.

May bagong alon ng pribadong kumpanya na muling sinusuri ang mga disenyo at paraan ng fusion. Inihahambing ng ilan ang kanilang mga ambisyon sa pag-unlad na naabot ng SpaceX (SPCX ) sa mga reusable na rocket, ngunit magkaiba ang mga teknikal at pang-ekonomiyang hamon.

Mga kumpanya sa fusion

Sa konteksto ng artikulong ito noong 2024, karamihan sa mga kumpanyang nakatuon sa komersyal na fusion ay pribado. Kabilang dito ang Helion, General Fusion, Commonwealth Fusion, TAE Technologies, ZAP Energy, at NEO Fusion. Maaari kang makakita ng malawak na listahan ng mga startup sa nuclear fusion space sa dedikadong pahina ng Dealroom.

1. General Fusion

Ang General Fusion ay isa sa mga kumpanyang nagsusulong ng fusion gamit ang pribadong pamumuhunan.

Ang kumpanya ay nagsimula pa noong 2002, upang paunlarin ang Magnetized Target Fusion (MTF) technology.

Inaasahan ng kumpanya na ang MTF ay magiging mas maikling landas patungo sa energy‑positive fusion at magiging mas mura. Ang General Fusion ay unang sa buong mundo na nag‑build at nag‑commission ng compact toroid plasma injector sa power plant scale noong 2010 at nakamit pa ang marami pang milestones mula noon.

Pinagmulan: General Fusion

Sa planong inilahad noong 2024, target ng kumpanya ang plasma na 100 milyong °C sa 2025 at mga hakbang tungo sa energy breakeven sa 2026. Mga target ito, hindi napatunayang resulta. Bago nito, isang modelong may 1/5 ng buong sukat ang ginawa noong 2023 at iniulat na tumugma ang pagganap sa mga inaasahan ng mga modelo.

Sa pangkalahatan, ang General Fusion ay gumugol ng 2 dekada sa pag‑build step by step ng bawat core technology ng kanilang final design, sinusubukan ang bawat isa sa daan at matagumpay na nave‑validate ang ideya, hanggang ngayon.

Bilang isang pribadong kumpanya, hindi ito kailangang talakayin at i‑negotiate ang anumang pagbabago sa disenyo, taliwas sa mga internasyonal na proyekto tulad ng ITER. Maaari rin nitong piliin ang teknolohiya base sa sariling merit, nang hindi kailangang mag‑desisyon kung aling bansa ang dapat makakuha ng kontrata dahil sa politikal na dahilan.

Pinagmulan: General Fusion

Ito ang dahilan kung bakit maraming inaasahan na ang General Fusion at ilan pang kakompetensya nito ay mag‑manage ng kung ano ang hindi magagawa ng malalaking government project.

2. Lockheed Martin Corporation

Isang pampublikong nakalistang kumpanya na may mga pamumuhunan at pananaliksik na may kaugnayan sa fusion ang Lockheed Martin Corporation (LMT ), isang higante ng defense industry.

Ang Lockheed ay nagtrabaho mula pa noong unang bahagi ng 2010s sa Compact Fusion, isang nuclear fusion reactor na inaasahan nilang magiging handa sa 2020s. Gayunpaman, inanunsyo kamakailan na ang trabaho sa proyektong ito ay huminto noong 2021.

Ang kumpanya ay napaka‑discreet tungkol sa proyektong ito matapos ang isang napaka‑public na anunsyo. Hanggang ngayon, hindi malinaw kung ano ang nag‑prompt sa kumpanya na i‑abandon ang ideya.

Kasabay nito, tila hindi nila ganap na iniwan ang konsepto, na kapansin‑panuri sa mga pamumuhunan noong 2024 sa Helicity, isang startup na nagde‑develop ng fusion engine.

Ang ideya ay mag‑propel ng spacecraft gamit ang short bursts ng fusion. Ang Helicity ay nagpaplanong gumamit ng plasma gun, katulad ng approach na kinukuha ng General Fusion.

Posibleng, ang internal results ng Lockheed ay nagpakita na ang kanilang disenyo ay hindi makapag‑sustain ng fusion sa paraang compatible sa energy production.

Ngunit maaaring sa parehong oras, sapat na ang short bursts para sa pangangailangan ng propulsion sa space at mas malapit na sa pagiging isang aktwal na produkto? Ito rin ay mas angkop sa pangkalahatang aerospace at defense‑focused na profile ng kumpanya.

3. TAE Technologies

Dating kilala bilang Tri Alpha Energy, ang kumpanyang nakabase sa California ay nakatuon sa pag‑develop ng fusion energy tech. Ang TAE Technologies ay kasalukuyang ina‑upgrade ang kanilang fusion platform, Norman, sa isang sixth‑generation na makina na tinatawag na Copernicus.

Pinagmulan: TAE

Gumagamit ang TAE ng mga particle beam upang magdagdag ng enerhiya at makatulong sa pagpapanatag ng plasma. Ang “thickening agent” ay paghahambing lamang; hindi ito aktuwal na pampalapot.

Ang kumpanya ay malawak na ginagamit ang 3D printing sa paggawa ng Copernicus, na nagpapahintulot ng mabilis na iteration ng mga bagong bahagi at mas mabilis na pag‑solve ng problema. Halimbawa, nagawa nilang i‑print ang ilang reactor components na may kalahating timbang kumpara sa kung tradisyonal na manufacturing ang gagamitin.

Pinagmulan: TAE

Kung magiging maayos ang lahat, inaasahan ng kumpanya na makabuo ng unang prototype power plant na maaaring kumonekta sa grid sa unang bahagi ng 2030s, at ang scaling nito upang makabuo ng “robust at reliable” na komersyal na power ay magpapatuloy sa loob ng dekada. Ang fusion, ayon sa CEO nitong si Michl Binderbauer, ay magdadala sa atin sa isang “paradigm of abundance.”

Sa nakalipas na 25 taon, ang kumpanya ay nagpapatakbo sa isang “money by milestone” na modelo, kung saan ang bawat round ng financing ay kinikita lamang batay sa pag‑deliver ng mga milestone na ipinangako sa mga investors.

Noong 2022, nag‑invest ang Google at Chevron (CVX ) sa TAE Technologies bilang bahagi ng $250 milyong fundraising ng kumpanya. Ang Google ay talagang naging partner ng TAE sa loob ng isang dekada na at nagbibigay sa kumpanya ng AI at computational power.

Nag‑alok din ang kumpanya ng mga serbisyong pang-life sciences (Boron Neutron Capture Therapy -BNCT) at mga solusyon sa kuryente, baterya at electric mobility.

4. Helion

Ang Helion ay naglalayong lumikha ng fusion gamit ang deuterium at helium‑3, sa halip na ang mas karaniwang approach na mag‑focus sa fusion gamit ang tritium.

Karaniwan, napakahirap hanapin ang helium‑3. Ngunit ang Helion ay may pamamaraan upang gawin ito mula sa deuterium sa sarili nitong reactor. Kung wala ito, maaaring kailanganin pa ang hindi pa napatunayang pagmimina nito sa Moon.

Tulad ng karamihan sa mga pribadong venture sa fusion, gumagamit ang Helion ng plasma injection technology.

Isa pang natatanging tampok ay ang target na direktang pag‑capture ng kuryente mula sa plasma, gamit ang Faraday’s Law upang mag‑induce ng current, na direktang nilalaktawan ang steam heating cycle na karaniwan sa mga nuclear power plant.

Ang hakbang na ito ay medyo matapang, ngunit maaari ring mag‑increase ng yield ng mga hinaharap na power plant ng 2‑3 beses, dahil ang heat‑to‑steam‑to‑power conversion ay karaniwang may napakababang efficiency. Ito rin ay isang napaka‑capex‑intensive na proseso.

Ayon sa Helion, layunin nitong makabuo ng planta na may mababang gastos sa fuel at operasyon, mataas na availability at abot-kayang kapital na kailangan. Inaasahan nitong makatipid sa pag-iwas sa malalaking steam turbine at kaugnay na kagamitan. Mga inaasahan ito ng kumpanya, hindi pa napatunayang gastos ng komersyal na planta.

Sa kasalukuyan, pinapatakbo ng Helion ang Trenta, ang ika-6 na henerasyon nitong prototype, na iniulat na nakagawa ng mahigit 10,000 pulse at umabot sa 100 milyong °C.

Pinagmulan: Helion

Noong 2024, inihahanda ng kumpanya ang Polaris, ang kasunod na prototype na idinisenyong mag-pulse nang hanggang 100 beses na mas madalas kaysa sa Trenta. Layunin nitong magpakita ng netong paggawa ng kuryente; hindi pa ito isang napatunayang resulta sa konteksto ng artikulong ito.

Mahalagang tandaan na ang Polaris ay humigit-kumulang 19 metro ang haba. Ang mas maliit na sukat kumpara sa ilang ibang eksperimento ay hindi sa sarili nito patunay ng komersyal na kakayahan.