Helion-energie maakte vrijdag twee mijlpalen bekend voor het bedrijf en de commerciële fusiesector: het bereiken van een plasmatemperatuur van 150 miljoen graden Celsius en het eerste particuliere bedrijf worden dat een fusie-apparaat test met een radioactieve brandstof genaamd tritium.
Het in Everett, Washington gevestigde bedrijf maakt deel uit van een wereldwijde race om de natuurkundige en technische uitdagingen op te lossen die gepaard gaan met het benutten van fusiereacties om bruikbare energie te produceren.
Hoewel de technologie die mijlpaal nog moet bereiken, is Helion afgelopen zomer begonnen met de bouw van een commerciële energieopwekkingsinstallatie in Oost-Washington, die tot doel heeft om tegen 2028 te beginnen met het vernietigen van atomen – een ambitieus doel dat veel sceptici heeft opgeroepen.
Naarmate de fabrieksbouw vordert, gaat het bedrijf door met het kritisch testen op het hoofdkantoor van het apparaat van de zevende generatie, Polaris, dat nieuwe temperatuur- en brandstofnormen bereikt.
“We hebben nu een lange geschiedenis in het bouwen van fusieprototypes”, zegt David Kirtley, CEO van Helion. “We hebben kunnen aantonen dat we geleidelijk barrières kunnen slechten en dichter bij die energiecentrale kunnen komen.”
De uitdaging voor de fusie-industrie is het creëren van plasma dat veel heter is dan de zon en een zeer hoge dichtheid heeft, en dit vervolgens in stand te houden. De totale bedrijfsvoering moet voldoende energie-efficiënt zijn, zodat overtollige energie wordt gecreëerd en opgevangen.
Ook al bereiken de zon en de sterren op natuurlijke wijze fusie, niemand op aarde – noch in de academische wereld, noch in de industrie – heeft dit doel bereikt en sommigen geloven dat het doel de komende jaren nog steeds moet worden bereikt.
Een magnetische benadering van fusie
Helion heeft tot doel kernfusie te temmen met behulp van magneto-inertiële configuratie-apparaten, gepulseerde werking en omgekeerde velden. Wat betekent het is een systeem waarbij energiepulsen naar een fusie-apparaat worden gestuurd, waarbij een magnetisch veld op het plasma drukt en fusie plaatsvindt. Wanneer het plasma tegen het elektrische veld duwt, ontstaat er een stroom die elektriciteit terug het systeem in stuurt.
Het bedrijf publiceert slechts een kleine hoeveelheid peer-reviewed onderzoek, maar deelt informatie over de nieuwste ontwikkelingen met geselecteerde experts.
“Een blik op de gegevens van de Polaris-proeven, inclusief temperatuurgegevens en de voordelen van de brandstofmix in hun systeem, laat sterke vooruitgang zien. Ons vermogen om fusie op het elektriciteitsnet te krijgen vereist een aanpak die een snelle ommekeer in ontwerp en testen mogelijk maakt, en deze resultaten weerspiegelen de toenemende mogelijkheden van het Amerikaanse fusie-ecosysteem”, zei Jean Paul Allain, associate director Science for Fusion Energy Sciences bij het Department of Energy, in een verklaring.
Ryan McBride, een fusie-expert en hoogleraar kernenergie, elektrotechniek en toegepaste natuurkunde aan de Universiteit van Michigan, beoordeelde ook de diagnostische gegevens van Helion.
McBride zei in een verklaring dat het ‘opwindend was om bewijs te zien’ van de twee prestaties en hij hoopte ‘meer vooruitgang te zien’.
Kirtley zei dat het team een publicatie voorbereidt waarin de diagnostische hulpmiddelen worden uitgelegd die worden gebruikt om het temperatuurrecord te verifiëren, dat de eerder geregistreerde temperatuurpiek van het bedrijf van 100 miljoen graden Celsius overtreft.
Het uiteindelijke doel van het apparaat is om temperaturen van 200 miljoen graden Celsius te bereiken, zei hij, en voegde eraan toe: “Dat kondigen we vandaag niet aan. Maar gezien de resultaten die we tot nu toe hebben gehad, zijn we erg enthousiast en optimistisch over het bereiken van die mijlpaal.”
Het momentum in de sector neemt toe
Helion benadrukte ook het gebruik van tritium in combinatie met deuterium als fusiebrandstof. Beide zijn vormen van waterstof, maar deuterium is niet-radioactief, dus voeren de meeste bedrijven alleen experimenten met die isotoop uit, omdat deze veiliger te hanteren is en overvloediger aanwezig is. De commerciële brandstofmix van Helion bestaat uit deuterium en helium-3, wat hogere plasmatemperaturen vereist voor fusie, maar efficiënter is voor de productie van elektriciteit.
De proeven met tritium gaven inzicht in hoe helium-3 presteert, zei Kirtley, en stelden het bedrijf in staat aan te tonen dat het in staat was de brandstof door het hele systeem te beheren.
De fusie-industrie zelf is aan het opwarmen omdat technologiebedrijven en anderen steeds meer behoefte hebben aan nieuwe, milieuvriendelijke energiebronnen voor datacentra, transport en industrie. Deze week kondigde fusiestartup Inertia 450 miljoen dollar aan nieuwe financiering aan, terwijl B.C Algemene fusie kondigde vorige maand plannen aan om naar de beurs te gaan via een SPAC van $ 1 miljard.
Decennia lang hebben goedkope energie en een gestage vraag naar elektriciteit de ontwikkeling van fusie belemmerd, zei Kirtley. Dat gebeurt niet meer.
“Ik ben erg enthousiast over de opwinding rond fusie,” zei hij, “en het drijft ons.”
