Dentro de lo que se llama la bahía del amplificador del Texas Petawatt Laser, donde se impulsa la energía de un pulso láser. La luz verde son los láseres de bomba que amplifican o potencian la energía del láser principal.
Foto cortesía de Todd Ditmire
A medida que los efectos del cambio climático se vuelven más evidentes, la promesa de la fusión nuclear, una fuente virtualmente ilimitada de energía libre de carbono, está recibiendo una nueva ola de atención. El campo ha dibujado casi $ 5 mil millones en fondoscon interés reciente fuera de las listas.
Uno de los esfuerzos más recientes para comercializar la fusión proviene de la puesta en marcha Energía Enfocada, fundada por un par de profesores de física con experiencia en láseres de muy alta potencia. La puesta en marcha se lanzó el verano pasado y ha reunido a un sólido grupo de veteranos, incluidos Prav Patelque pasó 23 años en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, y otros dos científicos que también trabajaron allí, Todd Ditmire y Markus Roth.
Ahora, la puesta en marcha ha obtenido $ 15 millones en financiamiento de etapa inicial de la firma de capital de riesgo. Laboratorio de motores primariosademás de Marc Lore (que vendió las empresas de comercio electrónico Diapers.com y Jet.com a Amazonas y walmart respectivamente), inversor en tecnología tony florenciay el ex toletero de los Yankees Alex Rodríguez.
A diferencia de la fisión nuclear, que alimenta todos los reactores nucleares comerciales del mundo en la actualidad, la fusión no genera desechos nucleares duraderos. Pero requiere una reacción sostenida a temperaturas extremadamente altas y, a pesar de décadas de esfuerzo, nadie ha descubierto aún cómo convertirlo en una fuente de energía comercialmente viable.
Hay dos religiones en la carrera por comercializar la fusión: la fusión por confinamiento magnético, que usa imanes extremely fuertes y un dispositivo redondo llamado tokamak, y la energía de confinamiento inercial, que generalmente usa láseres. Prime Movers Lab ha invertido en Commonwealth Fusion Methods, una empresa de fusión con sede en Boston derivada del Instituto Tecnológico de Massachusetts, como su mejor apuesta para la fusión por confinamiento magnético. Centered Power es su mejor elección para el enfoque impulsado por láser “ruptura”, según la socia Carly Anderson.
Prav Patel (izquierda) y Todd Ditmire, dos de los principales científicos de Centered Power.
Foto cortesía de Centered Power
Aun así, intentar contener la misma fuente de energía que alimenta al sol requerirá mucha investigación y esfuerzo.
“Centered Power está capitalizando más de 70 años de investigación gubernamental sobre fusión”, Mateo Moynihana consultor de fusión nuclear, le dijo a CNBC. “Tienen un equipo creíble y un buen plan, pero tienen desafíos difíciles por delante”.
Láseres increíblemente poderosos
Ditmire trabajó en Livermore durante tres años, donde trabajó en el primer láser de petavatio ultrapotente y conoció a Roth. En 2000, Ditmire se unió a la Universidad de Texas, donde construyó el Láser de petavatio de Texas. Su poder es difícil de conceptualizar.
“La pink eléctrica de EE. UU. produce alrededor de medio billón de vatios de potencia. Eso es medio teravatio”, explicó Dimitre en una conversación en junio. “Un petavatio equivale a 1000 billones de vatios. Por lo tanto, un láser de petavatio tiene la misma potencia que 2000 veces la potencia de salida de la pink eléctrica de los Estados Unidos”.
Continuó: “Tomando todo el vataje de la luz photo voltaic que cae sobre el estado de Texas, son alrededor de 140 teravatios. Así que siempre diría que Petavatio es más brillante que el sol de Texas”.
Todd Ditmire, de pie junto a los amplificadores ópticos, una pieza clave del láser Texas Petawatt.
Foto cortesía de Todd Ditmire
En 2010, Ditmire fundó una empresa en Austin llamada Energética Nacional para diseñar y construir el tipo de láseres de alta potencia que necesitaba para su propia investigación. “Resulta que en 2010, el único lugar donde se podía obtener un láser de potencia personalizado period en Francia”, dijo Ditmire a CNBC.
En el apogeo de la empresa, tenía una plantilla de unos 30. En 2014, Nationwide Energetics ganó a contrato de $40 millones para entregar un sistema láser de 10 petavatios a la República Checa, que la compañía está en las etapas finales de acabado. Después de que ese proyecto esté terminado, también lo hará la empresa. Ditmire está transfiriendo toda la propiedad intelectual de Nationwide Energetics a Centered Power.
“Decidí que period hora de salir y matar a un dragón más grande”, dijo Ditmire. “¿Y qué dragón más grande podría haber que la energía de fusión?”
Durante un período de seis meses, Ditmire trabajó con Marvel Fusiónotro startup trabajando para comercializar fusión con láseres. Roth también trabajó en Marvel Fusion durante un tiempo. Marvel Fusion está utilizando boro de protones como fuente de flamable, que es un “concepto interesante”, según Ditmire, pero su “interés actual” estaba en trabajar con fusión láser y usar flamable hecho de isótopos de hidrógeno. deuterio y tritio.
Entonces, Roth y Ditmire decidieron iniciar su propia empresa.
Sobre la base de décadas de investigación gubernamental
En 2009, Lawrence Livermore terminó de construir la Instalación Nacional de Ignición, donde 192 rayos láser apuntan a una cámara centralcreando los tipos de temperaturas y presiones que existen en el centro de las estrellas, los planetas y un arma nuclear explosiva.
Los instrumentos se ven dentro de la cámara del objetivo en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Livermore, California, EE. UU., el viernes 29 de mayo de 2009. El NIF utilizará 192 láseres dirigidos a un objetivo pequeño lleno de hidrógeno. para el estudio de las reacciones de fusión.
Tony Avelar | alcalde Bloomberg | imágenes falsas
Patel esperaba que el equipo llegara a un hito clave de la fusión, llamado ignición, en unos pocos años. “Pensé que sería rápido. Y eso fue hace casi 10 años. Luego pasamos los siguientes 10 años encendiendo”, dijo Patel a CNBC.
El laboratorio finalmente se encendió el 8 de agosto de 2021, lo que significa que había producido 1,3 megajulios de energía. Omar A. Huracándijo a CNBC el científico jefe del Programa de Fusión de Confinamiento Inercial en el laboratorio en el momento en que fue “un momento de los hermanos Wright” para la industria de la fusión.
Esa validación fue un paso importante para los inversores en la industria naciente.
“La inyección de NIF eliminó un elemento importante de riesgo para el enfoque de Centered Power”, dijo Anderson a CNBC. “Para que Centered Power logre una fusión rentable, el equipo necesita desarrollar láseres baratos y flamable de fusión barato. Estos son desafíos de ingeniería. Se ha presentado un riesgo científico significativo (resolver los desafíos de física de plasma necesarios para una máquina que producirá plasma ardiente desde cero). sido jubilado”.
Después de ese logro histórico, Patel estuvo dispuesto a considerar la oferta de Roth y Ditmire de unirse a ellos, una oferta que había rechazado anteriormente. Centered Power utilizará tanto el tipo de láser que Ditmire ha estado construyendo como el tipo con el que Patel ha trabajado durante décadas en Lawrence Livermore.
“Tenemos láseres de pulso largo convencionales como en NIF para comprimir este flamable. Y luego tenemos estos láseres de petavatio de los que hablaba Todd para producir este intenso haz de protones”, dijo Patel. El objetivo entonces es encender el flamable con una chispa. Idealmente, ese flamable continúa ardiendo por sí solo, lo que se llama “quemadura de propagación”, para fusionar el resto del flamable, dijo Patel.
“Es un esquema que potencialmente con láseres dos o tres veces más pequeños que NIF, potencialmente podría obtener 30 veces más energía”.
Dentro del recipiente de vacío del compresor, un componente central del
Foto cortesía de Todd Ditmire
Según Ditmire, una de las ventajas de utilizar la fusión por ignición láser, en contraposición a la fusión por confinamiento magnético, es que utiliza solo diminutos gránulos de tritio, un isótopo levemente radiactivo.
¿Se hará a tiempo para luchar contra el cambio climático?
La empresa se encuentra en etapas muy tempranas y enfrenta importantes desafíos por delante.
“Deben poder fabricar pequeñas bolitas de flamable de fusión de manera económica y confiable y colocarlas dentro de una cámara para comprimirlas. Una vez fusionadas, deben convertir la energía de fusión resultante en electricidad segura, económica y confiable”, dijo Moynihan a CNBC. “Todo esto debe hacerse dentro de los marcos legales para la fusión escritos por la NRC (Comisión Reguladora Nuclear) y esas reglas aún están evolucionando”.
Centered Power tiene como objetivo probar su proceso de fusión con una instalación de ignición para 2030. La construcción costará $ 3 mil millones. Los $15 millones recaudados hasta ahora se gastarán en un sistema láser en la Universidad de Texas en Austin y en la construcción de instalaciones experimentales en Darmstadt, Alemania.
Las nuevas instalaciones de investigación y pruebas de Centered Power se están construyendo en Darmstadt, Alemania.
Foto cortesía de Centered Power
Las centrales eléctricas de demostración en la década de 2030 “no son inconcebibles”, dijo Ditmire. “Y eso no es demasiado tarde. Probablemente sea justo a tiempo. Probablemente no tengamos tiempo para perder el tiempo, pero es justo a tiempo”.
La construcción de una instalación de fusión comercial le costará a Centered Power alrededor de $ 5 mil millones. Pero el dinero está fluyendo en fusión en este momento. Le tomó a Ditmire cuatro años de ir y venir a Washington DC, cabildeando en el Capitolio, para obtener $15 millones para construir el láser Texas Petawatt. “Me tomó cuatro años de trabajo. Ya sabes, salimos y recaudamos $15 millones con 4 llamadas de Zoom”, para Centered Power, dijo Ditmire. “El interés de los inversores fue simplemente asombroso”.
La industria de la fusión depende del interés continuo de los inversionistas en el “santo grial” de la energía.
“Nos paramos sobre los hombros de gigantes”, dijo Ditmire. “Pero los tiempos están cambiando, lo que significa que la velocidad a la que ha ocurrido el progreso científico tendrá que acelerarse, y el lugar en el que sucederá es en el sector privado”.
Para Ditmire, también es private. “Es mi razón de ser en mi carrera para hacer que esto suceda antes del remaining de mi carrera”, dijo a CNBC. “Esto es todo, cariño. Este es el dragón de Mordor”.
