Стартап Inertia ускорил производство топлива для термоядерного синтеза

Стартап в области термоядерного синтеза Inertia Enterprises заявил, что нашёл способ сократить время производства своих топливных пеллет с нескольких дней до нескольких минут.

Сократив время заполнения топливом, Inertia утверждает, что преодолела одно из десяти препятствий, необходимых для реализации первого этапа своих коммерческих электростанций. Стартап предоставил TechCrunch эксклюзивный первый взгляд на этот процесс.

Этот успех не был гарантирован: инвесторы вложили в Inertia 450 миллионов долларов (~36 млрд рублей) на основе обещания коммерциализировать технологию, разработанную в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций (NIF). NIF — это сложный научный эксперимент, требующий кропотливого ухода и обслуживания. Там производство топливных пеллет может занимать неделю и более и стоить целое состояние. Это не лучший рецепт для прибыльной деятельности.

«Но когда действительно вникаешь в это, понимаешь: минуточку, они делают всего несколько штук в год», — рассказал TechCrunch Джефф Лоусон, соучредитель и генеральный директор Inertia. «Я надел свою коммерческую шляпу и подумал: погодите-ка, я знаю, как это называется: прототипы».

В Inertia команда занялась превращением этих прототипов в нечто пригодное для массового производства. «Именно поэтому мы нанимаем людей из таких компаний, как Apple», — сказал он. «Есть группа инженеров-технологов, которые думают: "Ладно, мне придётся выяснить, как производить это миллиарды раз на фабрике"».

Топливная пеллета NIF, однако, далека от iPhone. Снаружи это сферическая алмазная оболочка, внутри которой находится тонкий слой замороженного дейтерия и трития — изотопов водорода, которые могут питать термоядерный реактор. Внутри кристаллического слоя находится смесь газообразных дейтерия и трития. Каждый твёрдый слой должен быть как можно более идеально сферическим.

Затем эти топливные пеллеты помещаются в золотые оболочки, известные как хольраумы, которые преобразуют энергию лазера в рентгеновские лучи, сжимающие топливную пеллету внутри. Если всё идёт по плану, это сжатие заставляет атомы сливаться и выделять энергию. Но даже небольшие дефекты сферической формы могут нарушить процесс зажигания, препятствуя достижению термоядерной реакцией своего полного потенциала.

Inertia пришлось сократить процесс до уровня, имеющего коммерческий смысл, не слишком отклоняясь от физики, открытой в NIF.

«Что произойдёт, если попытаться сделать это быстрее?» — задался вопросом Лоусон.

У команды было преимущество: Энни Критчер, соучредитель и главный научный сотрудник Inertia, разработала первый эксперимент по термоядерному синтезу в NIF, в котором было выделено больше энергии, чем потреблено.

После нескольких раундов разработки стартапу удалось выращивать кристаллы примерно за 30 минут, тогда как в NIF на это могла уходить неделя. В целом, одну топливную пеллету можно изготовить примерно за два-три часа, и процесс можно масштабировать до промышленных объёмов. Inertia разработала процесс при содействии NIF в Ливерморской национальной лаборатории, с которой стартап заключил государственно-частное партнёрство.

Однако у Inertia есть преимущество, которого нет у NIF. Поскольку стартап планирует использовать лазер, в четыре раза более мощный, чем тот, что сейчас используется в NIF, он может допускать больше дефектов в топливной пеллете. Это также помогло ускорить производственный процесс.

«У нас на самом деле большой запас прочности», — сказал Лоусон. «Наша стратегия — сделать наш драйвер, наш лазер, большего размера, чтобы иметь большой запас для экспериментов во всех остальных частях системы».

Сокращение времени заполнения топливом имеет сопутствующий эффект: уменьшается количество трития, которое Inertia должна хранить в любой момент времени. Тритий радиоактивен, и обращение с ним требует осторожности. Он также чрезвычайно дорог в настоящее время — около 30 000 долларов (~2,4 млн рублей) за грамм, и в мире накоплено всего около 25 килограммов, согласно журналу Science.

Inertia, как и многие стартапы в области термоядерного синтеза, планирует производить собственный тритий с помощью термоядерных реакций, но для начала ей всё же нужны некоторые запасы. Кроме того, сокращение времени производства помогает поддерживать небольшие запасы. Inertia ожидает, что её полноценная коммерческая электростанция будет использовать десять топливных пеллет в секунду.

«Сократив задержку на этом этапе, вы делаете своё предприятие меньше, всё быстрее и эффективнее», — сказал Лоусон.