Η εταιρεία μυστηρίου ανοίγει ένα μονοπάτι στην ενέργεια σύντηξης
Από τις λίγες νεοφυείς εταιρείες που προσπαθούν να επιτύχουν την ενέργεια σύντηξης μέσω μη παραδοσιακών μεθόδων, η Tri Alpha Energy Inc. ήταν πάντα το αίνιγμα. Δημοσιεύοντας ελάχιστα και χωρίς ιστότοπο, αλλά προφανώς κάθεται σε ένα σωρό μετρητών εκατοντάδων εκατομμυρίων, η εταιρεία που εδρεύει στην Καλιφόρνια στο Foothill Ranch έχει γίνει αντικείμενο έντονης περιέργειας και εικασιών. Όμως τον περασμένο μήνα η Tri Alpha σήκωσε ελαφρά το πέπλο με δύο έγγραφα που αποκαλύπτουν ότι η συσκευή της, που ονομάζεται αντιδραστήρας σύντηξης δέσμης, έχει δείξει 10πλάσια βελτίωση στην ικανότητά της να συγκρατεί τα θερμά σωματίδια που απαιτούνται για τη σύντηξη σε σχέση με προηγούμενες συσκευές σε πανεπιστήμια των ΗΠΑ και σε εθνικό επίπεδο. εργαστήρια.
"Έχουν βελτιώσει πολύ τα πράγματα και κινούνται σε μια κατεύθυνση που είναι αρκετά ελπιδοφόρα", λέει ο φυσικός πλάσματος John Santarius από το Fusion Technology Institute στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin, Madison.
Η ενέργεια σύντηξης επιδιώκει να αναπαράγει την πηγή ενέργειας του ήλιου και των αστεριών:θερμαίνει τα άτομα σε τεράστιες θερμοκρασίες, έτσι ώστε οι πυρήνες τους να συγκρούονται με αρκετή δύναμη για να υπερνικήσουν την αμοιβαία απώθησή τους και να συντηχθούν, απελευθερώνοντας ενέργεια. Η πρόκληση στη Γη είναι να περιοριστεί το πλάσμα - ένα ιονισμένο αέριο, με ηλεκτρόνια και πυρήνες διαχωρισμένους - σε υψηλές θερμοκρασίες (άνω των 150 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου) αρκετό καιρό ώστε να συμβούν αντιδράσεις σύντηξης. Οι περισσότερες προσπάθειες τα τελευταία 60 χρόνια έρευνας για τη σύντηξη επικεντρώθηκαν στα tokamaks - τεράστια δοχεία σε σχήμα ντόνατ που περιορίζουν το πλάσμα με ισχυρούς μαγνήτες - και τη σύντηξη λέιζερ, η οποία χρησιμοποιεί παλμούς λέιζερ υψηλής ενέργειας για να συμπιέσει μικροσκοπικές κάψουλες καυσίμου. Αλλά μεταξύ αυτών των άκρων χαμηλής και υψηλής πυκνότητας υπάρχει μια σειρά από άλλες προσεγγίσεις που έχουν λάβει μικρή κρατική χρηματοδότηση. Τώρα, οι startup εταιρείες κινούνται σε αυτό το κενό.
Η συσκευή της Tri Alpha βασίζεται σε ένα φαινόμενο πλάσματος που ονομάζεται διαμόρφωση πεδίου αντίστροφης διαμόρφωσης (FRC), παρόμοιο με έναν δακτύλιο καπνού πλάσματος. Επειδή το πλάσμα αποτελείται από φορτισμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια και πυρήνες), τα στροβιλιζόμενα σωματίδια στο FRC δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο που δρα για να κρατά τον δακτύλιο μαζί, δυνητικά αρκετό καιρό για να ξεκινήσει η σύντηξη. Η συσκευή μήκους 23 μέτρων της Tri Alpha έχει στην καρδιά της έναν μακρύ σωλήνα με πολλούς μαγνήτες σε σχήμα δακτυλίου και άλλες συσκευές σε όλο το μήκος της. Δημιουργεί έναν δακτύλιο καπνού πλάσματος κοντά σε κάθε άκρο και τους πυροδοτεί προς τη μέση με 250 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Στο κέντρο συγχωνεύονται, μετατρέποντας την κινητική τους ενέργεια σε θερμότητα για να παράγουν ένα FRC υψηλής θερμοκρασίας.
Σε προηγούμενες προσπάθειες να δημιουργηθούν FRC μακράς διάρκειας, οι αναταράξεις στο πλάσμα προκάλεσαν τη διαρροή θερμότητας καθώς τα θερμά σωματίδια μετανάστευσαν στην άκρη και διέφευγαν, προκαλώντας τη συρρίκνωση και το ξεθώριασμα του δακτυλίου καπνού. Και παρόλο που τα FRC αποδείχθηκαν πιο σταθερά από άλλους τρόπους περιορισμού του πλάσματος, το πλάσμα σε σχήμα δακτυλίου είχε την τάση να γέρνει ή να χάσει το σχήμα του, προκαλώντας το να χτυπήσει το τοίχωμα του σωλήνα και να αποσυντεθεί. Ως αποτέλεσμα, οι ερευνητές δεν μπορούσαν να ωθήσουν τη διάρκεια ζωής των FRC υψηλής θερμοκρασίας πέρα από περίπου 0,3 χιλιοστά του δευτερολέπτου. "Δυσκολεύτηκαν να πάρουν τις παραμέτρους σε αυτό που χρειαζόταν", λέει ο Santarius, ο οποίος στο παρελθόν έχει συνεργαστεί με ερευνητές της Tri Alpha και έλαβε χρηματοδότηση από την εταιρεία.
Οι ερευνητές είχαν διατυπώσει τη θεωρία ότι ένα FRC θα μπορούσε να γίνει για να ζει περισσότερο με την πυροδότηση ιόντων υψηλής ταχύτητας στο πλάσμα. Ο Michl Binderbauer, επικεφαλής τεχνολογίας της Tri Alpha, λέει ότι όταν τα ιόντα βρίσκονται μέσα στο FRC, το μαγνητικό του πεδίο τα καμπυλώνει σε ευρείες τροχιές που σκληραίνουν το πλάσμα έναντι της αστάθειας και καταστέλλουν τις αναταράξεις που επιτρέπουν τη διαφυγή της θερμότητας. «Η προσθήκη γρήγορων ιόντων κάνει καλά πράγματα για εσάς», λέει ο Glen Wurden από την Plasma Physics Group στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος στο Νέο Μεξικό. Η Tri Alpha συνεργάστηκε με το Ρωσικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής Budker στο Akademgorodok, το οποίο παρείχε πηγές δέσμης για να δοκιμάσει αυτήν την προσέγγιση. Αλλά σύντομα έμαθαν ότι "οι ακτίνες [ιόντων] από μόνες τους δεν κάνουν το κόλπο. Οι συνθήκες στο FRC πρέπει να είναι κατάλληλες", λέει ο Binderbauer, διαφορετικά οι ακτίνες μπορούν να περάσουν κατευθείαν. Έτσι, η Tri Alpha ανέπτυξε μια τεχνική που ονομάζεται "πόλωση άκρων":έλεγχος των συνθηκών γύρω από το FRC χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια στα άκρα του σωλήνα του αντιδραστήρα.
Σε εργασίες που δημοσιεύθηκαν τον περασμένο μήνα στο Physics of Plasmas και Επικοινωνίες για τη φύση , η ομάδα του Tri Alpha αποκαλύπτει πόσο γρήγορα ιόντα, πόλωση άκρων και άλλες βελτιώσεις τους επέτρεψαν να παράγουν FRC διάρκειας 5 χιλιοστών του δευτερολέπτου, μια βελτίωση πάνω από 10 φορές στη διάρκεια ζωής και μειωμένη απώλεια θερμότητας. "Χρησιμοποιούν όλες τις γνωστές τεχνικές σε ένα μεγάλο, καλής ποιότητας πλάσμα", λέει ο Wurden. «Δείχνει τι μπορείς να κάνεις με αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια». Η Tri Alpha υποστηρίζεται από "μια πολύ διαφορετική ομάδα επενδυτών", λέει ο Binderbauer, συμπεριλαμβανομένων εταιρειών επιχειρηματικών κεφαλαίων, δισεκατομμυριούχων ιδιωτών και της κρατικής εταιρείας Russian Nanotechnology Corp.
Για να επιτύχουν κέρδος σύντηξης - περισσότερη ενέργεια από ό,τι αντλείται θέρμανση - οι ερευνητές θα πρέπει να κάνουν τα FRC να διαρκούν για τουλάχιστον ένα δευτερόλεπτο. Αν και αυτό το κατόρθωμα φαίνεται πολύ μακριά, ο Santarius λέει ότι η Tri Alpha έχει δείξει έναν δρόμο προς τα εμπρός. "Εάν αυξήσουν το μέγεθος τους, ο περιορισμός της ενέργειας θα πρέπει να αυξηθεί", λέει. Οι ερευνητές της Tri Alpha εργάζονται ήδη με μια αναβαθμισμένη συσκευή, η οποία έχει διαφορετικό προσανατολισμό δέσμες ιόντων και περισσότερη ισχύ δέσμης.
