Thea Energy geeft een voorproefje van Helios, de op pixels geïnspireerde fusie-energiecentrale

Fusie-energie heeft het potentieel om de energiemarkten van biljoenen {dollars} te herschrijven, maar eerst moeten startups bewijzen dat hun ontwerpen zullen werken en niet te duur zullen zijn. Geen van beide is eenvoudig, vooral als je bedenkt dat de massieve magneten en lasers die in veel ontwerpen worden gebruikt, met millimeterprecisie of beter moeten worden geïnstalleerd.

Fusie opstarten Thea Energie zegt van wel pixel-geïnspireerde reactor en gespecialiseerde besturingssoftware zou stroom moeten kunnen genereren zonder hetzelfde niveau van perfectie te vereisen.

“Het hoeft om te beginnen niet zo goed te zijn”, vertelde Brian Berzin, mede-oprichter en CEO van Thea Power, aan TechCrunch. “We hebben een manier om onvolkomenheden aan de achterkant weg te werken.” Die foutmarge zou Thea een voorsprong kunnen geven op de concurrentie.

Fusiecentrales beloven gigawatt aan schone energie aan het elektriciteitsnet te leveren, maar de materiaal- en constructiekosten dreigen ervoor te zorgen dat ze niet meer kunnen concurreren met goedkope zonne- en windenergie. Door eerst een energiecentrale te bouwen en de problemen in de software program weg te werken, zou Thea de kosten van fusie-energie dramatisch kunnen verlagen.

Maar eerst moet het bedrijf een werkend prototype bouwen. Vandaag publiceert Thea de particulars van het ontwerp, inclusief de particulars van de fysica die eraan ten grondslag ligt. De startup deelde het artikel exclusief met TechCrunch.

Thea bouwt een unieke kijk op de stellarator, een specifiek kind reactor dat magneten gebruikt om de plasmabrandstof in vorm te brengen. Magneten zijn een van de twee belangrijkste manieren waarop fusiewetenschappers plasmawarmte vasthouden en plasma opsluiten totdat fusiereacties optreden. De andere, bekend als traagheidsopsluiting, gebruikt lasers of een andere kracht om kleine brandstofpellets te persen.

De meeste stellarators zijn gebouwd met magneten die thuishoren in een schilderij van Salvador Dali. Maar Thea’s ontwerp maakt gebruik van een tiental grotere magneten en honderden kleinere magneten om wat je een ‘virtuele’ stellarator zou kunnen noemen, te creëren.

In een typische stellarator zijn de magneten gebouwd om de contouren te volgen van een vorm die bedoeld is om te werken met de eigenaardigheden van plasma, waardoor deze langer kan worden opgesloten met minder kracht dan tokamaks, die een reeks magneten van identiek formaat en vorm gebruiken. Toch hebben stellarators één groot nadeel: de onregelmatige vorm maakt massaproductie van magneten een uitdaging.

In plaats daarvan ontwierp Thea zijn reactor rond kleine, identieke supergeleidende magneten die in reeksen zijn gerangschikt. De startup zal software program gebruiken om elke magneet afzonderlijk te besturen om magnetische velden te genereren die de wiebelige vorm van een stellarator kunnen nabootsen.

De aanpak heeft verschillende voordelen. Ten eerste heeft het Thea in staat gesteld snel het magneetontwerp te herhalen. In de afgelopen twee jaar heeft het bedrijf het ontwerp meer dan zestig keer aangepast, aldus Berzin. “Bij de meeste fusiebedrijven heb je te maken met magneten die zo groot zijn als een auto, of een laser die zo groot is als een auto, of een wig zo groot als een auto. Dat betekent helaas dat één exemplaar 20 miljoen greenback kost en twee jaar duurt (om te maken)”, zei hij.

Het heeft er ook voor gezorgd dat het bedrijf softwarecontroles kan gebruiken om eventuele onregelmatigheden in de manier waarop de magneten zijn gemaakt of geïnstalleerd te ondervangen. Om het oorspronkelijke besturingssysteem te testen, bouwde Thea een reeks van drie bij drie magneten, voorzien van sensoren. De bedieningselementen, die waren afgeleid van de fysica van het elektromagnetisme, werkten goed. Maar het bedrijf wilde ook zien hoe AI de taak zou kunnen aanpakken, dus trainde het ook een nieuwe met behulp van versterkt leren.

Het staff was verrast hoe goed het allemaal werkte.

“We gooiden doelbewust curveballs naar de array”, zei Berzin. “We hebben doelbewust een magneet letterlijk ruim een ​​centimeter gedemonteerd. Je kon zien dat hij uit de pas liep. Het was heel moeilijk voor ons om hem daadwerkelijk zo slecht te vervaardigen.” Het staff testte ook supergeleidend materiaal van vijf verschillende fabrikanten, samen met opzettelijk defect materiaal. “Elke keer dat we dat deden, kon het besturingssysteem, zonder dat we aan de knoppen draaiden en tussenbeide kwamen, deze gebreken opsporen”, zei hij.

Thea’s reactorontwerp, Helios, zal twee soorten magneten gebruiken. Aan de buitenkant zullen twaalf grote magneten met vier verschillende vormen het zware werk doen om het plasma opgesloten te houden. Ze lijken op die van een tokamak, het kind donutvormige reactor van de concurrentie Commonwealth-fusiesystemen is aan het bouwen. Binnen de grote spoelen zullen 324 kleinere ronde magneten de vorm van het plasma nauwkeurig afstemmen.

De startup voorspelt dat Helios 1,1 gigawatt aan warmte zal genereren, die een stoomturbine zal omzetten in 390 megawatt aan elektriciteit. De reactor zal eens in de twee jaar moeten worden stilgelegd voor een onderhoudsperiode van 84 dagen. Als alles goed gaat, betekent dit dat de capaciteitsfactor – een maatstaf voor de hoeveelheid stroom die het in een bepaalde periode genereert – 88% zal zijn. Dat is veel beter dan de huidige gasgestookte elektriciteitscentrales en bijna web zo goed als de huidige kerncentrales.

Helios bevindt zich nog in de conceptuele fase. Thea moet eerst Eos bouwen, het eerste fusieapparaat dat bedoeld is om de wetenschap achter het idea te bewijzen. Berzin zei dat het bedrijf in 2026 een web site voor Eos zal aankondigen met plannen om deze “rond 2030” in gebruik te nemen.

Terwijl Eos wordt gebouwd, is Thea van plan om parallel aan Helios te gaan werken. Het is een vergelijkbare benadering als hoe Commonwealth Fusion Programs vooruitgang boekt met het werk aan de ontwikkeling Boogzijn eerste commerciële energiecentrale, terwijl het bouwen van Sparczijn demonstratiefabriek.

Voorlopig kijkt Berzin uit naar de mening van de fusiegemeenschap. “Dit is de publicatie van het overzichtsartikel. Dit zal worden gevolgd door een aanzienlijke hoeveelheid werk dat through peer evaluation en publicatie naar voren zal komen”, zei hij. “Dit is het second voor ons om de partnerschappen en samenwerkingsverbanden op te zetten en de eindgebruikers te betrekken bij het bouwen van de eerste.”