억만장자 달러에 힘입어 핵융합이 새로운 시대를 열다

빌 게이츠와 제프 베조스 같은 사람들로부터 3년에 2021억 달러 이상을 모금한 핵융합 개발자들은 이 제로 탄소 에너지원이 XNUMX년 안에 현실이 될 수 있다고 주장합니다.

핵융합이 대규모로 작동할 수 있다는 것은 분명합니다. 별을 보세요. 70년 동안 물리학자들은 태양을 빛나게 하는 무한 탄소 제로 반응으로 전기 그리드에 전력을 공급할 핵융합 원자로의 형태로 별의 힘을 병에 담는 것을 꿈꿨습니다. 이 성배는 오랫동안 20~30년 뒤에 나올 것이라고 광고되어 왔지만 퓨전 팬들은 믿음을 포기하지 않았습니다. 그리고 정당한 이유가 있습니다. 핵융합(수소 원자를 헬륨으로 함께 부수는 것)은 멜트다운 위험이 전혀 없고 핵분열(우라늄 원자를 더 작은 원소로 쪼개는 것)으로 작동하는 기존 원자력 발전소와 관련된 방사성 폐기물이 거의 없는 무한한 무탄소 전력을 약속합니다. 

이 꿈은 Mithril Capital(억만장자 Peter Thiel과 함께)의 공동 설립자 Ajay Royan에게 영감을 주었습니다. 그는 2013년 처음으로 "반복 펄스 파워" 기계의 프로토타입을 만들 수 있도록 워싱턴주 레드몬드에 있는 Helion Energy에 2만 달러를 투자했습니다. Mithril은 그 이후로 Helion에 투자했으며 최근 500억 달러(회사 가치 3억 달러)를 포함하여 회사의 1.7번째 프로토타입이 원하는 대로 작동하면 XNUMX억 달러를 추가로 약속했습니다. Helion의 라운드는 Y Combinator의 Sam Altman이 이끌었습니다. 

2021년은 핵융합 자금 조달 및 예측 모두에 큰 해였습니다. 개발자들이 다음 기계에 자금을 지원하기 위해 3억 달러 이상을 모았기 때문입니다. 일부는 현재 단 2021년 안에 상업적으로 실행 가능한 핵융합을 약속하고 있습니다. Royan은 퓨전이 더 많은 관심을 받는 것을 기쁘게 생각합니다. "구글 애널리틱스에 따르면 XNUMX년이 퓨전의 전환점이 될 수 있지만 진정한 전환점은 XNUMX년 전에 전력 전자 장치가 임계값을 넘었을 때 발생했습니다." 

CEO David Kirtley는 Helion의 초기 R&D 작업이 연방 연구소에서 수행되었으며, 그 중 Helion은 2013년에 분리되었다고 설명합니다. 연방 R&D 관료주의에서 해방된 Helion은 그 이후로 계속해서 새로운 프로토타입을 제작하고 있습니다. “스타트업 사고방식은 좋은 것이 아니라 필수입니다. 그리고 우리가 처음부터 집중했던 것입니다.”라고 Kirtley는 말합니다.

2020년 Helion은 Trenta라고 불리는 여섯 번째 프로토타입 원자로를 완성했습니다. 이제 3번째인 Polaris를 구축하고 있으며 Kirtley는 이미 XNUMX번째인 Antares를 설계하고 있습니다. Kirtley는 이를 통해 받는 것보다 더 많은 에너지를 방출하는 최초의 핵융합 기계가 될 계획입니다. 빠른 반복과 함께 Helion은 현지 전문 지식의 혜택을 받습니다. Boeing의 가장 큰 공장 근처에 있는 워싱턴주 에버렛에 Polaris 장비를 건설하고 있습니다. 그곳에서 그들은 계약 엔지니어와 정밀 제조업체의 환영하는 생태계를 이용할 수 있습니다. Kirtley는 오전에 시스템을 수정하고 업데이트하고 커패시터에 전원을 공급하는 데 보낸다고 말합니다. “매일 오후 XNUMX시에 퓨전을 시작합니다.”

Helion의 접근 방식을 이해하려면 먼저 두 개의 막대 자석의 양극에 힘을 가할 때 발생하는 자기 반발력을 고려하십시오. 자기반발력을 이용해 공기 쿠션 위에 떠 있는 일본의 유명한 신칸센과 같은 "자기 부상" 기술을 가능하게 하는 원리입니다. 

핵융합 연구자들은 수십 년 동안 세계에서 가장 강력한 전자석을 고안하려고 노력해 왔으며, 이를 사용하여 매우 강한 자기장으로 반응 챔버를 설계하여 양전하를 띤 양성자의 주입된 흐름을 매우 뜨거운 플라즈마 볼에 포함하고 압축할 수 있습니다. 헬륨. 

Helion의 새로운 시스템에서 핵융합 반응에서 방출된 에너지는 자기 봉쇄 필드에 대해 지속적으로 밀어내어 뒤로 밀어내어 Helion이 원자로에서 직접 캡처하는 전류를 생성하는 진동("피스톤과 같은", Kirtley가 말합니다)을 일으킵니다. . (자세한 내용은 패러데이의 유도 법칙을 읽어보십시오.) 

Mithril의 Royan은 Helion의 직접 전기 생성 방식의 가장 큰 매력은 단순성이라고 말합니다. 다른 핵융합 접근법은 전통적인 원자력 발전소에서와 같이 물을 끓이고 전기를 만드는 증기 터빈에 전력을 공급하기 위해 열을 발생시키는 것을 목표로 합니다. “증기 터빈이나 냉각탑 없이도 할 수 있습니다. 우리는 발전소를 제거합니다.” 

확실히 Kirtley는 특히 그의 공격적인 일정과 관련하여 핵융합 회의론을 이해합니다. 그는 트랜지스터가 발명되기 전인 1960년대에 자기 봉쇄(토카막이라고 하는 도넛 모양의 원자로를 고안하기 위해 러시아 과학자들과 경쟁)에서 큰 발전을 이룬 국립 연구소의 과학자들로부터 영감을 받아 핵융합 분야에서 경력을 시작했습니다. 그러나 Kirtley는 초기 접근 방식이 상업적인 솔루션을 제공할 만큼 빠르게 발전할 수 없다고 판단한 후 믿음을 잃었습니다. 그래서 그는 전자석으로 제어되는 플라즈마 제트를 사용하는 고급 우주선 추진에 착수했습니다. 그는 Helion의 기술 상용화를 돕기 위해 2008년 현장으로 돌아왔습니다. 

시간이지나면서 그는 공장에서 핵융합 발전기를 제조하는 것을 상상합니다. 50mw 규모의 시스템은 40,000개의 선적 컨테이너 크기 단위로 포장되어 10가구에 전력을 공급할 것입니다. "XNUMX년 안에 우리는 확실히 판매용 전기를 상용화할 것입니다." 

이로 인해 헬리온은 빌 게이츠와 조지 소로스를 포함한 투자자들로부터 1.8억 달러를 모금한 보스턴에 기반을 둔 커먼웰스 퓨전 시스템(MIT 분사)과 경쟁하게 되었습니다. CEO인 Bob Mumgaard는 6년 안에 작동하는 원자로를 갖게 될 것이라고 말했습니다. 그의 낙관주의는 희토류 바륨 구리 산화물로 만든 초전도체로 설계된 새로운 전자석에 대한 Commonwealth의 성공적인 여름 테스트에 의해 고무되었습니다. 

Mumgaard는 이러한 초강력 자석을 통해 Commonwealth가 도넛 모양의 "tokamak" 원자로를 구축하는 다소 전통적인 핵융합 접근 방식을 완성할 수 있을 것이라고 말했습니다. 별 물건.” 

전 세계적으로 약 150개의 토카막이 있습니다. 가장 큰 것은 ITER라는 국제 컨소시엄이 프랑스에서 30억 달러를 들여 건설하고 있습니다. 20,000톤 규모의 농구장 크기의 기계는 2035년까지 완공될 예정입니다. 

그러나 Mumgaard는 Commonwealth Fusion이 ITER가 완료되기도 전에 무용지물이 되도록 할 계획입니다. 그 장점은 희토류 바륨 구리 산화물(일명 ReBCO)로 만든 "고온" 초전도체를 적용하는 것입니다. 

초전도체는 손실이 거의 없이(예를 들어 구리보다 훨씬 더 효율적으로) 전류를 이동시킵니다. 그리고 그들은 강력한 전자석을 만드는 열쇠입니다. Commonwealth는 특수 산화바륨 구리 산화물 테이프(VHS 카세트에서 발견되는 테이프와 같은)를 사용하여 자석을 제작함으로써 ITER에서 예상되는 것보다 더 강력한 자기장을 얻을 수 있지만 규모는 1/20임을 발견했습니다. 

ITER의 400차 자석(솔레노이드라고 함)은 무게가 약 12톤이고 15테슬라보다 강한 자기장을 달성하는 반면, Commonwealth는 각각 300km의 ReBCO 박막 테이프를 사용하여 20테슬라(비교를 위해 자기 공명 영상 장치는 1.5 테슬라를 수행합니다). 

"이것은 융합 기계의 잠금을 해제합니다."라고 Mumgaard는 말합니다. CES는 지난 여름에 자석을 테스트했고 핵융합 과학이 이제 거의 완성되었고 남은 것은 원자로를 만드는 것뿐이라는 "증거"라고 선언했습니다. "우리는 자료를 잘 이해하고 있으며 2030년 안에 이 작업을 수행할 수 있다고 생각합니다."라고 Mumgaard는 말합니다. "XNUMX년까지 우리는 그리드에서 퓨전을 보게 될 것입니다." 

CES는 매사추세츠의 47에이커 부지에 퓨전 기계를 건설할 예정이며 이미 수천 킬로미터의 ReBCO 테이프를 소싱하기 위해 노력하고 있습니다. 희토류의 가용성이 핵융합의 출시를 제한하는 요인이 될 수 있습니까? 아니오 Mumgaard는 말합니다. “융합 발전소는 풍력 터빈보다 희토류가 적습니다. Fusion은 채굴하거나 펌핑하는 데 필요한 자원에 관한 것이 아닙니다. 기술에 관한 것입니다.” 

둘 이상의 퓨전 우승자를 위한 공간이 있어야 합니다. 다른 리더로는 캐나다에 본사를 두고 올해 130억 1,000천만 달러를 모금한 Jeff Bezos의 지원을 받는 General Fusion이 있습니다. 융합 게임에서 주목할만한 다른 억만장자는 샌디에고에 기반을 둔 General Atomics를 소유한 Neal과 Linden Blue입니다. 이 회사는 수십 년 동안 DOE를 대신하여 연구 토카막을 운영해 왔으며 올해 토카막 전자석의 핵심을 ITER에 전달했습니다. 1톤 중앙 솔레노이드. 그리고 지난 130년 동안 XNUMX억 달러를 실험하고 대유행 기간 동안 XNUMX억 XNUMX천만 달러를 모금한 캘리포니아의 TAE 에너지가 있습니다.

융합 기술은 정부 지원 연구실에서 시작되었을 수 있지만 그 결실은 민간 자금에 의존해야 합니다. 워싱턴 DC에 있는 Hogan Lovells의 파트너인 Amy Roma는 현재 불확실한 Build Back Better 법안에 첨단 원자력에 대한 875억 2030만 달러가 포함되었을 것이라고 말했습니다. 에너지부, 최근 기반 시설법에 의해 자금 지원. 제로 탄소 원자력은 또한 XNUMX년까지 연방 정부의 에너지 구매가 "순 제로"가 되도록 요구하는 바이든 대통령의 최근 행정 명령으로부터 혜택을 받을 것입니다. 

25년 전 융합 연구에 대한 첫 번째 수표를 쓴 Commonwealth Fusion 후원자이자 전설적인 기술 투자자인 Steve Jurvetson은 오랫동안 미루어온 이 꿈이 곧 현실이 될 수 있다는 사실에 거의 현기증이 날 정도입니다. “완료될 때까지 많은 반대자들이 있습니다. 그럼 당연하다고 하잖아요.” 

Mithril의 Royan은 이미 핵융합이 현실화될 때 세상이 어떻게 달라질지 고려하기 위해 자신의 틀을 조정하기 위해 노력하고 있다고 말합니다. “담수화와 비료 생산의 기회를 생각해 보십시오. 이것은 하룻밤 사이에 물 경제를 근본적으로 바꾸고 따라서 농업의 경제를 변화시킵니다.” 그는 "맬서스가 바보였다는 것을 계속해서 증명하는 것"이 ​​인류가 걸어온 길의 일부라고 말합니다. 

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