Durante décadas, fusión nuclear—La reacción que alimenta el sol, ha sido el último sueño de energía. Si se aprovecha en la Tierra, podría proporcionar una potencia interminable y libre de carbono. Pero el desafío es enorme. Fusión Requiere temperaturas más calientes que el núcleo del sol y un dominio del plasma, el gasoline sobrecalentado en el que los átomos que han sido despojados de sus electrones colide, sus núcleos fusionan. Que contiene eso plasma El tiempo suficiente para generar energía utilizable se ha mantenido difícil de alcanzar.
Ahora, dos compañías: la alemania Fusión proxima y Tennessee con sede en Tipo de energía—Ha un gran paso adelante, publicando planos revisados por pares para su competencia estelar diseños. Hace dos semanas, el tipo uno lanzó seis documentos técnicos en un número especial de la Journal of Plasma Physics. Proxima detalló su estelarador completamente integrado central eléctrica Concepto, llamado Stellaris, en el diario Ingeniería y diseño de fusión. Ambas empresas dicen que los documentos demuestran que sus máquinas pueden entregar comerciales Energía de fusión.
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En el corazón de ambos enfoques está el estelaruna máquina fascinantemente compleja que usa retorcida campos magnéticos para mantener el plasma estable. Esta configuración, soñada por primera vez en la década de 1950, promete una ventaja essential: a diferencia de su primo más standard, el tokamakun estelarador puede funcionar continuamente, sin la necesidad de una fuerte corriente de plasma interna. En cambio, los estelaradores usan bobinas magnéticas externas. Este diseño scale back el riesgo de interrupciones repentinas al campo de plasma que puede enviar partículas de alta energía que se estrellan en las paredes del reactor.
El inconveniente? Los estelaradores, aunque teóricamente más simples de operar, son notoriamente difíciles de diseñar y construir. Avances recientes en la potencia computacional, imanes superconductores de alta temperatura (HTS)y la optimización mejorada con AI de geometrías magnéticas está cambiando el juego, ayudando a los investigadores a descubrir patrones que conducen a diseños estelarator más simples, más rápidos y más baratos.
Dos visiones de fusión con un gol
Mientras ambas empresas están corriendo hacia el mismo destino, el poder de fusión comercial y comercial, el enfoque del documento de proxima se inclina más hacia la integración de ingeniería de su reactor, mientras que los documentos de tipo uno revelan detalles de sus física de plasma diseño y componentes clave de su reactor.
Proxima, un spin -off de Alemania Instituto Max Planck de Física de Plasmatiene como objetivo construir una planta de energía estelarator de 1 gigavatios. El diseño utiliza imanes HTS y optimización de IA para generar más potencia por unidad de volumen que los estelaradores anteriores, al tiempo que scale back significativamente el tamaño normal. Proxima ha solicitado una patente sobre una innovadora manta de reproducción de steel líquido, que se utilizará para reproducirse tritio flamable para la reacción de fusión, a través de la reacción de neutrones con litio.
El diseño Stellaris de Proxima Fusion es significativamente más pequeño que otros estelaradores de la misma potencia.Fusión proxima
“Esta es la primera vez que cualquiera ha reunido todos los elementos en un solo concepto totalmente integrado”, cube el cofundador y científico jefe de Proxima Jorrit Lion. El diseño se basa en el Wendelstein 7-X Stellaratorun proyecto de € 1.4 mil millones (US $ 1.5 mil millones) financiado por el gobierno alemán y el unión Europeaque establece registros de temperatura de electrones, densidad de plasma y tiempo de confinamiento de energía.
El diseño estelarador de tipo uno incorpora tres innovaciones clave: un campo magnético optimizado para la estabilidad de plasma, fabricación avanzada Técnicas y imanes HTS de vanguardia. La planta que ha doblado Infinito dos está diseñado para generar 350 megavatios de electricidad.
Al igual que la planta de Proxima, Infinity Two usará flamable de tritio deuterium y se basará en lecciones aprendidas de W7-X, así como de Wisconsin Proyecto HSXdonde muchos de los fundadores de tipo uno trabajaban antes de formar la empresa. En asociación con la Autoridad del Valle de Tennessee, Tipo One tiene como objetivo construir Infinity Two en la planta fósil de TVA’s Bull Run a mediados de la década de 2030.
“¿Por qué somos la primera compañía privada de fusión con un acuerdo para desarrollar un poder de fusión plantar con una utilidad? Porque tenemos un diseño basado en la realidad “, cube Cristofer MowryCEO de Tipo One Vitality. “No se trata de construir un experimento científico. Se trata de entregar energía”.
AI apunta a una estructura supreme de campo magnético 3D
Ambas empresas han confiado en gran medida en la IA y supercomputación Para ayudarlos a colocar las bobinas magnéticas para dar forma a sus campos magnéticos con mayor precisión. El tipo uno se basó en una gama de informática de alto rendimiento recursos, incluido el departamento de energía del Departamento de Energía de EE. UU. exascale Supercomputadora fronteriza en Laboratorio Nacional de Oak Ridgepara alimentar sus simulaciones altamente detalladas.
Esa investigación condujo a uno de los desarrollos más intrigantes enterrados en estos documentos: un posible movimiento hacia el consenso en la comunidad de física estelarator sobre la estructura supreme de campo magnético tridimensional.
El equipo de Proxima siempre ha adoptado el enfoque cuasi isodinámico (Qi), utilizado en W7-X, que prioriza la captura de partículas profundas para el confinamiento de plasma superior. El tipo uno, por otro lado, construyó sus primeros diseños alrededor de cuasi-simetría (QS), inspirado en el estelarador HSX, que tenía como objetivo agilizar el movimiento de partículas. Ahora, según su investigación de optimización, el tipo uno está cambiando de rumbo.
“Éramos campeones de cuasi-simetría”, cube el teórico principal de tipo uno Chris Hegna. “Pero la sorpresa fue que no podíamos hacer que la cuasi-simetría funcionara tan bien como pensamos que podríamos. Continuaremos haciendo estudios de cuasi-simetría, pero principalmente parece que Qi es la elección de optimización prominente que vamos a seguir”.
La energía tipo uno está trabajando con la Autoridad del Valle de Tennessee para construir un estelarador comercial a mediados de la década de 2030.Tipo de energía
El camino por delante para estelarators
Según Hegna, La asociación de tipo uno con TVA podría poner una planta de fusión estelarator en la purple a mediados de la década de 2030. Pero antes de que construya Infinity Two, la compañía planea validar las tecnologías clave con su plataforma de prueba Infinity One, establecida para la construcción en 2026 y operación para 2029.
Mientras tanto, Proxima planea dar vida a su diseño Stellaris para la década de 2030, primero con un estelarador de demostración, denominado Alpha. La compañía afirma que Alpha será el primer estelarador en demostrar la producción de energía neta en un estado estable. Está dirigido a debutar en 2031, después de la finalización de 2027 de un conjunto de demostración de las complejas bobinas magnéticas.
Ambas compañías enfrentan un desafío común: la financiación. El tipo uno ha elevado $ 82 millones y, Según Axiosse está preparando para más de $ 200 millones en el financiamiento de la Serie A, que la compañía declinó confirmar. Proxima ha asegurado alrededor de $ 65 millones en capital público y privado.
Si los documentos recientes tienen éxito en generar confianza en los estelaradores, los inversores pueden estar más dispuestos a financiar estos ambiciosos proyectos. La próxima década determinará si la confianza de ambas compañías en sus propios diseños está justificada y si producir energía de fusión de los estelarators transiciones de la ambición científica a la realidad comercial.
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