Inertia Enterprises знайшла спосіб пришвидшити заправлення своїм термоядерним паливом

Стартап у сфері термоядерного синтезу Inertia Enterprises заявив, що знайшов спосіб скоротити час виготовлення паливних капсул із кількох днів до лічених хвилин. 

Скоротивши час заповнення паливом, Inertia, за її словами, усунула одну з десяти перешкод, які компанія має подолати для реалізації першого етапу своїх планів зі створення комерційної електростанції. Стартап ексклюзивно показав TechCrunch цей процес.

Цей прогрес не був гарантованим: інвестори надали Inertia $450 мільйонів, виходячи з того, що компанія зможе комерціалізувати технологію, розроблену в National Ignition Facility (NIF) — складному науковому експерименті, для роботи якого потрібні ретельний догляд і обслуговування. У NIF виготовлення паливних капсул може тривати тиждень або більше й коштувати цілий статок. Це не найкращий рецепт прибуткового бізнесу.

«Але коли ви справді вникаєте в деталі, то думаєте: зачекайте-но, вони виготовляють лише жменьку таких капсул на рік», — сказав TechCrunch Джефф Лоусон, співзасновник і генеральний директор Inertia. «Я подивився на це з комерційного боку й подумав: зачекайте-но, я знаю, як це називається: прототипи».

У Inertia команда взялася перетворити ці прототипи на продукт, придатний для масового виробництва. «Саме тому ми наймаємо людей із таких компаній, як Apple», — сказав він. «Є чимало промислових інженерів, які кажуть: “Гаразд, схоже, мені доведеться з’ясувати, як виготовляти це мільярди разів на заводі”».

Втім, паливна капсула NIF дуже далека від iPhone. Зовні вона являє собою сферичну алмазну оболонку, а безпосередньо під нею розташований тонкий шар заморожених дейтерію й тритію — ізотопів водню, які можуть живити термоядерний реактор. Усередині кристалічного шару міститься суміш газоподібних дейтерію й тритію. Кожен твердий шар має бути якомога ближчим до ідеальної сфери. 

Потім ці паливні капсули обгортають золотими оболонками, відомими як голрауми, які перетворюють енергію лазера на рентгенівське випромінювання, що стискає паливну капсулу всередині. Якщо все відбувається за планом, це стиснення змушує атоми злитися й вивільнити енергію. Але навіть невеликі недосконалості сферичної форми можуть порушити процес запалювання, не дозволивши термоядерній реакції розкрити весь свій потенціал.

Inertia мала скоротити цей процес до рівня, за якого він матиме комерційний сенс, не надто відхиляючись від фізичних принципів, відкритих у NIF. 

«Що станеться, якщо спробувати робити це швидше?» — сказав Лоусон. Команда мала фору: Енні Крітчер, співзасновниця та головна науковиця Inertia, розробила перший у NIF термоядерний експеримент, який вивільнив більше енергії, ніж спожив.

Після кількох етапів розробки стартап зміг вирощувати кристали приблизно за 30 хвилин — процес, який у NIF міг тривати до тижня. Загалом одну паливну капсулу можна виготовити приблизно за дві-три години, а сам процес можна масштабувати до промислового рівня. Inertia розробила цей процес за допомогою NIF при Національній лабораторії імені Лоуренса Лівермора, з якою стартап уклав державно-приватне партнерство.

Однак Inertia має перевагу, якої немає у NIF. Оскільки стартап планує використовувати лазер, який у чотири рази потужніший за той, що зараз працює в NIF, він може допускати більше недосконалостей у паливній капсулі. Це також допомогло пришвидшити процес виробництва.

«Насправді ми маємо великий запас міцності, — сказав Лоусон. — Наша стратегія полягає в тому, щоб збільшити потужність нашого рушія, нашого лазера, і отримати значний запас для роботи над усіма іншими частинами системи».

Скорочення часу заповнення паливом також зменшує кількість тритію, яку Inertia має зберігати в будь-який момент. Тритій є радіоактивним, і поводження з ним потребує обережності. Наразі він також надзвичайно дорогий — близько $30 000 за грам, а загальні світові запаси становлять лише близько 25 кілограмів, згідно з даними журналу Science. 

Як і багато інших стартапів у сфері термоядерного синтезу, Inertia планує виробляти власний тритій за допомогою термоядерних реакцій, але для початку їй все одно потрібен певний запас. Крім того, скорочення часу виробництва допомагає зменшити необхідні запаси. Inertia очікує, що її повномасштабна комерційна електростанція використовуватиме десять паливних капсул щосекунди.

«Скоротивши затримку на цьому етапі, ви зменшили розмір своєї установки; ви зробили всю систему швидшою, а її роботу — ефективнішою», — сказав Лоусон.