وبدون تكنولوجيا هذه الشركة، قد لا تضيء محطات الطاقة الاندماجية المستقبلية أبدًا

لقد وعد أنصار الاندماج النووي منذ فترة طويلة بخلق طاقة لا حدود لها تقريبًا هنا على الأرض من خلال تسخير نفس التفاعل الذي يغذي الشمس. اليوم، أكبر عقبة تواجه الاندماج النووي هي ضمان أن أي محطة طاقة اندماجية تنتج طاقة أكبر مما تحتاج إلى التشغيل. والثاني هو التأكد من أن لديها ما يكفي من الوقود للتشغيل.

تم تصميم العديد من مفاعلات الاندماج النووي لتعمل على مزيج من نظيرين من الهيدروجين، الديوتيريوم والتريتيوم. (ذرات الهيدروجين الشائعة لا تحتوي على نيوترونات؛ ذرات الديوتيريوم تحتوي على ذرة واحدة، والتريتيوم لديها اثنتين.) هناك الكثير من الديوتيريوم، والذي يمكن العثور عليه في مياه البحر، ولكن لا يوجد ما يكفي من التريتيوم، وهو أمر نادر جدًا لدرجة أنه يجب تصنيعه بشكل أساسي.

وقال كايل شيلر، الرئيس التنفيذي لشركة ماراثون فيوجن، لـ TechCrunch: “لا يوجد سوى 20 كيلوغرامًا من التريتيوم في أي مكان في العالم في الوقت الحالي”. وسوف تتطلب محطة واحدة لتوليد الطاقة على نطاق تجاري بضعة كيلوغرامات فقط لبدء تشغيلها، وهذا يعني أن العالم لديه ما يكفي من التريتيوم لاثني عشر كيلوغراما على الأكثر. وتعتقد شركته الناشئة، التي كانت تعمل خلسة، أن لديها حلاً لهذه المشكلة.

واليوم، أصبحت إمدادات التريتيوم في العالم عبارة عن نفايات ثانوية لعدد صغير من المحطات النووية التي تعمل بالانشطار النووي، وهو نوع الطاقة النووية التي تم تسخيرها لإنتاج الطاقة منذ منتصف القرن العشرين. وعلى افتراض أن العلماء قادرون على تسخير الاندماج النووي لتوليد طاقة قابلة للحياة على الأرض، فإن محطات الاندماج الأولى سوف تستخدم هذا العرض. وستعتمد المفاعلات المستقبلية على المحصول الأول من محطات الطاقة الاندماجية، والتي سيتم تصميمها لتوليد وقود إضافي.

وقال آدم روتكوفسكي، المدير التنفيذي للتكنولوجيا في ماراثون: “إن نشر أجهزة الاندماج هو عملية مضاعفة”. “أنت تقوم بتوليد ما يكفي من التريتيوم للحفاظ على استهلاك الحالة المستقرة بواسطة الجهاز، ولكنك تحتاج أيضًا إلى توليد التريتيوم الزائد لبدء تشغيل المفاعل التالي.”

سيحدث هذا التكاثر عندما تصطدم النيوترونات المنطلقة أثناء الاندماج بغطاء من الليثيوم. سيؤدي التأثير إلى إطلاق الهيليوم والتريتيوم، وسيتم بعد ذلك توجيه هذه المنتجات إلى خارج قلب المفاعل حيث يمكن تصفيتها. سيتم حقن بعض التريتيوم مرة أخرى في المفاعل، في حين سيتم حجز جزء آخر كوقود لمفاعلات أخرى.

توجد معدات موجودة للمهمة، ولكنها مفيدة فقط للعمل التجريبي. إنها تتسم بالكفاءة والفعالية، ولكن نظرًا لأن المفاعلات التجريبية تعمل لفترات قصيرة، فهي لا تتمتع بالإنتاجية اللازمة لمحطة طاقة تجارية. وقال شيلر إنه للوصول إلى هذه النقطة، ستحتاج أنظمة الترشيح إلى “تحسينات قليلة من حيث الحجم”.

هذا هو ما يأمل ماراثون أن يأتي إليه. فهو يعمل على تحسين تقنية عمرها 40 عامًا تُعرف باسم التنفذ الفائق والتي تستخدم المعدن الصلب لتصفية الشوائب من الهيدروجين.

يتم الأمر على النحو التالي: يتم أولاً تحويل الهيدروجين والأشياء الأخرى التي تحتاج إلى ترشيح إلى بلازما، على الرغم من أنها ليست ساخنة كما هو الحال داخل المفاعل. باستخدام الضغط الناتج عن عادم المفاعل، يتم ضغطه على الغشاء المعدني، مما يسمح للهيدروجين (بما في ذلك التريتيوم) بالمرور بينما يمنع كل شيء آخر. يحدث أيضًا أن يقوم الغشاء بضغط الهيدروجين الموجود على الجانب الآخر، وهي فائدة جانبية رائعة.

وقال روتكوفسكي: “الفكرة بأكملها هنا هي الحصول على أقصى قدر من الإنتاجية في أسرع وقت ممكن”.

يعمل روتكوفسكي وشيلر على هذه المشكلة منذ عامين، وقد حصلا على دعم مبكر من برنامج ARPA-E التابع لوزارة الطاقة وبرنامج Breakthrough Energy Fellows. في الآونة الأخيرة، جمعت ماراثون جولة تأسيسية بقيمة 5.9 مليون دولار، حسبما صرحت الشركة حصريًا لـ TechCrunch. قاد الجولة صندوق 1517 وشركة Anglo American بمشاركة Übermorgen Ventures، وShared Future Fund، وMalcolm Handley.

وقالت ماراثون إن لديها خطابات نوايا من شركتي Commonwealth Fusion Systems وHelion Energy، وهما شركتان ناشئتان في مجال الاندماج، جمعتا 2 مليار دولار و607 ملايين دولار على التوالي.

وبالنظر إلى أن قوة الاندماج التجاري لا تزال بعيدة — إذا كان ذلك ممكنًا — فقد يبدو رهان ماراثون مبكرًا بعض الشيء. ففي نهاية المطاف، لم تحقق سوى تجربة اندماج واحدة نقطة التعادل بالمعنى العلمي، وهو ما يخفض النفقات العامة للمنشأة، وهو أمر لا تستطيع محطة توليد الطاقة التجارية القيام به.

لا يتفق شيلر مع الرأي القائل بأن شركته تتقدم كثيرًا على المنحنى. “لقد فوجئنا باستمرار على مدى العقد الماضي أو نحو ذلك بمدى سرعة التقدم [with fusion] قال. “أعتقد حقًا أننا إذا استيقظنا في صباح أحد الأيام ووصلنا إلى نقطة التعادل، فسنتمنى لو أننا بدأنا في وقت أقرب.”