انرژی همجوشی پتانسیل بازنویسی بازارهای انرژی تریلیون دلاری را دارد، اما ابتدا استارتاپ‌ها باید ثابت کنند که طرح‌هایشان کار می‌کنند و هزینه‌ی زیادی نخواهند داشت. هیچ‌کدام آسان نیست، به‌خصوص با در نظر گرفتن آهنرباها و لیزرهای عظیمی که در بسیاری از طرح‌ها استفاده می‌شوند و باید با دقت میلی‌متری یا بهتر نصب شوند.

استارتاپ همجوشی Thea Energy می‌گوید که راکتور الهام‌گرفته از پیکسل و نرم‌افزار کنترل تخصصی آن باید بتوانند بدون نیاز به همان سطح از کمال، برق تولید کنند.

برایان برزین، هم‌بنیان‌گذار و مدیرعامل Thea Energy، به TechCrunch گفت: «لازم نیست از ابتدا خیلی خوب باشد. ما راهی برای تنظیم نقص‌ها در انتهای کار داریم.» این حاشیه خطا می‌تواند به Thea در رقابت برتری دهد.

نیروگاه‌های همجوشی نویدبخش ارائه گیگاوات برق پاک به شبکه هستند، اما هزینه‌های مواد و ساخت تهدید می‌کنند که آن‌ها را با انرژی خورشیدی و بادی ارزان‌قیمت غیررقابتی کنند. با ساختن یک نیروگاه و رفع اشکالات در نرم‌افزار، Thea می‌تواند به کاهش چشمگیر هزینه انرژی همجوشی کمک کند.

انیمیشنی نحوه نگهداری راکتور Helios شرکت Thea Energy را نشان می‌دهد.

اما ابتدا شرکت باید یک نمونه اولیه کارآمد بسازد. امروز، Thea جزئیات طرح خود، از جمله جزئیات فیزیک زیربنایی آن را منتشر می‌کند. این استارتاپ مقاله را به طور انحصاری با TechCrunch به اشتراک گذاشت.

Thea در حال ساخت یک رویکرد منحصر به فرد به استلراتور است، نوع خاصی از راکتور که از آهنرباها برای شکل دادن به سوخت پلاسما استفاده می‌کند. آهنرباها یکی از دو روش اصلی هستند که دانشمندان همجوشی برای حفظ گرمای پلاسما و مهار آن تا زمان وقوع واکنش‌های همجوشی استفاده می‌کنند. روش دیگر، معروف به مهار اینرسی، از لیزرها یا نیروی دیگری برای فشرده‌سازی گلوله‌های سوخت کوچک استفاده می‌کند.

بیشتر استلراتورها با آهنرباهایی ساخته می‌شوند که در یک نقاشی سالوادور دالی جای می‌گیرند. اما طرح Thea از دوازده آهنربای بزرگتر و صدها آهنربای کوچکتر برای ایجاد چیزی استفاده می‌کند که می‌توان آن را "استلراتور مجازی" نامید.

در یک استلراتور معمولی، آهنرباها برای پیروی از کانتورهای شکلی ساخته می‌شوند که قرار است با خصوصیات پلاسما کار کند و به مهار آن برای مدت طولانی‌تر با مصرف انرژی کمتر نسبت به توکاماک‌ها، که از مجموعه‌ای از آهنرباهای با اندازه و شکل یکسان استفاده می‌کنند، کمک کند. با این حال، استلراتورها یک نقطه ضعف عمده دارند: شکل نامنظم ساخت انبوه آهنرباها را چالش‌برانگیز می‌کند.

بنابراین، Thea به جای آن، راکتور خود را حول محور آهنرباهای ابررسانای کوچک و یکسان که در آرایه‌ها چیده شده‌اند، طراحی کرده است. این استارتاپ از نرم‌افزار برای کنترل هر آهنربا به صورت جداگانه برای تولید میدان‌های مغناطیسی استفاده خواهد کرد که می‌توانند شکل نامنظم استلراتور را تکرار کنند.

انیمیشنی از جریان پلاسما در هسته راکتور Helios شرکت Thea Energy.

این رویکرد چندین مزیت دارد. اولاً، به Thea اجازه داده است تا به سرعت طرح آهنربای خود را تکرار کند. برزین گفت که در دو سال گذشته، این شرکت بیش از ۶۰ بار طرح را اصلاح کرده است. او گفت: «بیشتر شرکت‌های همجوشی، شما با آهنرباهایی به اندازه یک ماشین یا لیزری به اندازه یک ماشین یا ابزاری به اندازه یک ماشین سروکار دارید. متأسفانه این به این معنی است که یکی ۲۰ میلیون دلار هزینه دارد و دو سال طول می‌کشد [برای ساخت].»

این همچنین به این معنی است که شرکت می‌تواند از کنترل‌های نرم‌افزاری برای غلبه بر هرگونه ناهماهنگی در نحوه ساخت یا نصب آهنرباها استفاده کند. برای آزمایش سیستم کنترل اصلی خود، Thea یک آرایه سه در سه از آهنرباهای خود را با سنسورهای متعدد ساخت. کنترل‌ها که از فیزیک الکترومغناطیس مشتق شده بودند، به خوبی کار کردند. اما این شرکت همچنین می‌خواست ببیند هوش مصنوعی چگونه می‌تواند این کار را انجام دهد، بنابراین یکی جدید را با استفاده از یادگیری تقویتی آموزش داد.

تیم از اینکه چقدر خوب کار کرد شگفت‌زده شد.

برزین گفت: «ما عمداً چالش‌هایی را برای آرایه ایجاد کردیم. ما عمداً یک آهنربا را بیش از یک سانتی‌متر جدا کردیم. شما می‌توانستید ببینید که کاملاً از خط خارج شده بود. ساخت آن با چنین کیفیتی برای ما واقعاً دشوار بود.» این تیم همچنین مواد ابررسانا را از پنج سازنده مختلف به همراه مواد معیوب عمدی آزمایش کرد. او گفت: «هر بار که این کار را انجام دادیم، سیستم کنترل، بدون اینکه ما دستکاری کنیم و دخالت کنیم، توانست این نقص‌ها را تنظیم کند.»

راکتور Thea، Helios، از دو نوع آهنربا استفاده خواهد کرد. در بیرون، ۱۲ آهنربای بزرگ با چهار شکل مختلف کار سنگین را برای مهار پلاسما انجام خواهند داد. آن‌ها شبیه به آن‌هایی هستند که در یک توکاماک یافت می‌شوند، نوع راکتور حلقه‌ای شکلی که رقیب Commonwealth Fusion Systems در حال ساخت آن است. در داخل سیم‌پیچ‌های بزرگ، ۳۲۴ آهنربای دایره‌ای کوچکتر شکل پلاسما را تنظیم می‌کنند.

این استارتاپ پیش‌بینی می‌کند که Helios 1.1 گیگاوات گرما تولید خواهد کرد که یک توربین بخار آن را به ۳۹۰ مگاوات برق با هزینه‌ای کمتر از ۱۵۰ دلار در هر مگاوات ساعت برای اولین نمونه تبدیل خواهد کرد. (Thea فکر می‌کند می‌تواند هزینه را پس از ساخت هفتمین یا دهمین نیروگاه به ۶۰ دلار در هر مگاوات ساعت کاهش دهد.) راکتور باید هر دو سال یک بار برای یک دوره نگهداری ۸۴ روزه خاموش شود. اگر همه چیز خوب پیش برود، این بدان معنی است که ضریب ظرفیت آن - معیاری از میزان برق تولیدی آن در یک دوره زمانی معین - ۸۸٪ خواهد بود. این بسیار بهتر از نیروگاه‌های گازی امروزی و تقریباً به خوبی نیروگاه‌های هسته‌ای امروزی است.

Helios هنوز در مرحله مفهومی است. Thea ابتدا باید Eos، اولین دستگاه همجوشی خود را بسازد که برای اثبات علم پشت این مفهوم طراحی شده است. برزین گفت که این شرکت در سال ۲۰۲۶ سایتی را برای Eos اعلام خواهد کرد و قصد دارد آن را "حدود سال ۲۰۳۰" روشن کند.

همانطور که Eos را می‌سازد، Thea قصد دارد به موازات آن کار بر روی Helios را آغاز کند. این یک رویکرد مشابه با نحوه پیشرفت Commonwealth Fusion Systems در کار بر روی Arc، اولین نیروگاه تجاری خود، در حالی که ساخت Sparc، کارخانه نمایشی خود را، انجام می‌دهد.

در حال حاضر، برزین مشتاقانه منتظر شنیدن نظر جامعه همجوشی است. او گفت: «این انتشار مقاله مروری است. این با مقدار قابل توجهی کار که از طریق داوری همتا و انتشار منتشر خواهد شد، دنبال خواهد شد. اکنون زمان آن است که ما مشارکت‌ها، همکاری‌ها را راه‌اندازی کنیم، کاربران نهایی را درگیر کنیم تا اولین مورد را بسازیم.»

به‌روزرسانی ساعت ۲:۴۵ بعد از ظهر به وقت شرقی: اطلاعاتی در مورد هزینه پیش‌بینی شده برق برای Helios اضافه شد.

انرژی همجوشی

Thea Energy از نیروگاه همجوشی الهام‌گرفته از پیکسل خود، Helios، رونمایی کرد