ليزر “حرب النجوم” وشلالات الملح المنصهر: كيف يخطط Xcimer لتحقيق قوة الاندماج
تابع كونر جالواي وألكسندر فاليس التطورات في أبحاث الاندماج النووي منذ أن كانا زميلين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا قبل حوالي 20 عامًا. وفي معظم ذلك الوقت، لم تكن هذه هي الهواية الأكثر إثارة: كانت الإنجازات العلمية قليلة ومتباعدة، وظل الاندماج التجاري يلوح في الأفق دائمًا، على بعد 20 عامًا دائمًا من توفير طاقة غير مكلفة، لا تنضب، وخالية من التلوث.
ولكن بعد ذلك، في أغسطس 2021، اكتشف الاثنان بعض الأخبار التي تشير إلى أن قوة الاندماج أصبحت في متناول اليد أخيرًا. لقد ضاعف العلماء الذين يعملون على نوع معين من الاندماج النووي في مرفق الإشعال الوطني (NIF) أفضل نتائجهم السابقة.
وعلى الرغم من أن الأمر لم يلاحظه أحد إلى حد كبير في الصحافة الشعبية، إلا أن جالواي وفاليس عرفا أنه يمثل نقطة تحول. “كانت تلك واحدة من اللحظات الرئيسية. قال فاليس لـ TechCrunch: “لقد حان الوقت الآن”.
بعد تحفيزه على العمل، بدأ جالواي في تحسين خططه لما سيصبح Xcimer Energy، وهي شركة ناشئة أسسها في يناير 2022. وانضم فاليس في أبريل من ذلك العام، ومنذ ذلك الحين كان الاثنان يعملان بهدوء مع فريقهما لوضع خطط لمحطة طاقة اندماجية. التي يقولون إنها تتمتع بأفضل فرصة لتوفير الطاقة على نطاق تجاري.
وقال جالاوي: “إن نوع الاندماج بالقصور الذاتي الذي نتبعه يتمتع بأفضل الاقتصاديات على المدى الطويل”.
يسعى Xcimer إلى تحقيق ما يُعرف باسم اندماج الحبس بالقصور الذاتي. إنه نفس النوع الذي يستخدمه NIF، والذي أثبت في ديسمبر 2022 أن الاندماج النووي المتحكم فيه يمكن أن ينتج طاقة أكبر مما هو مطلوب لبدء التفاعل. في الحبس بالقصور الذاتي، يتم إطلاق الليزر على كرية وقود صغيرة، وضغطها وتسخينها إلى النقطة التي تبدأ فيها ذرات الديوتيريوم والتريتيوم في الاندماج، مما يؤدي إلى إطلاق كميات هائلة من الطاقة في هذه العملية.
لكن Xcimer كان يسعى إلى ما يمكن وصفه بشكل أفضل بأنه إعادة تصميم شاملة للتكنولوجيا الأساسية.
يبدأ الأمر بالليزر: تصميم Xcimer أحدث ويعد بأن يكون أكثر قوة. حيث تصل قوة نظام NIF إلى حوالي 2 ميجا جول، وتستهدف الشركة الناشئة 10 ميجا جول لتصميمها على نطاق تجاري. علاوة على ذلك، يجب أن يكون تصميم Xcimer أرخص بكثير في البناء والتشغيل. إنه مشابه من حيث المبدأ للنوع الذي تم استخدامه لسنوات في تصنيع أشباه الموصلات، وتعتمد الطريقة التي يركز بها شعاع الليزر على الأبحاث التي تم إجراؤها كجزء من مبادرة الدفاع الاستراتيجي في الثمانينيات، والتي تسمى أحيانًا حرب النجوم.
في حين أن العديد من مقترحات الحبس بالقصور الذاتي تقترح إطلاق الليزر على عدة كريات وقود في الثانية، قال جالواي إن إكسيمر يخطط لإطلاق واحدة كل بضع ثوانٍ.
سيبدو الجزء الداخلي من مفاعل Xcimer مختلفًا بعض الشيء أيضًا. ستحدث الانفجارات الاندماجية داخل شلال من الملح المنصهر بدلاً من مفاعل ذي جدران فولاذية. سوف يمتص الملح المتدفق طاقة التفاعل ويساعد في توليد البخار لتشغيل التوربين. يتمتع الشلال ذو الصوت الجهنمي بفائدة جانبية لطيفة أيضًا، وهي حماية جدران المفاعل من التلف، وهو الأمر الذي يشكل مصدر قلق أساسي للتصميمات الأخرى. وقال جالاوي: “ليس علينا استبدال الجدار الأول على الإطلاق خلال عمر المصنع”. “يمكن أن تستمر لمدة 30 عامًا بغرفة واحدة.”
على الرغم من أن عمرها عامين فقط، إلا أن Xcimer لديها جدول زمني مدته عشر سنوات للوصول إلى مصنع تجريبي تقول إنه سيثبت أن طموحاتها على المستوى التجاري ليست مجرد نظرية.
وعلى مدى العامين المقبلين، ستقوم الشركة ببناء نسخة تجريبية من نظام الليزر الخاص بها، والذي تطلق عليه الشركة اسم Phoenix. وقال فاليس إنه على الرغم من أن هذا العرض التوضيحي لن يصل إلى 10 ميغا جول، إلا أنه سيكون مشابهًا بدرجة كافية لإثبات توفير التكاليف.
لاجتياز هذه المرحلة، جمعت Xcimer سلسلة A بقيمة 100 مليون دولار، حسبما صرحت الشركة حصريًا لـ TechCrunch. وقادت الجولة شركة Hedosophia، بمشاركة Breakthrough Energy Ventures، وEmerson Collective، وGigascale Capital، وLowercarbon Capital، وPrelude Ventures، وStarlight Ventures. حصلت الشركة الناشئة أيضًا على منحة بقيمة 9 ملايين دولار من وزارة الطاقة.
وقال فاليس: “يأخذنا هذا عبر العرض التوضيحي لنظام الليزر النموذجي بأكمله ومن خلال أهدافنا لمواصلة تطوير التكنولوجيا وخريطة الطريق لبقية المصنع”. “كما أنه أكثر من كافٍ للمرحلة الأولية من برنامج معالم وزارة الطاقة.”
الصديقان واثقان من أن الجدول الزمني لعشر سنوات سينجح. وقال جالاوي: “هذا علم مثبت”. “إن الأمر يتعلق فقط ببناء ليزر كبير بما فيه الكفاية، وليزر رخيص بما فيه الكفاية، وليزر فعال بما فيه الكفاية.”
