Visitare Helion Energy quando la regione di Seattle era avvolta dal fumo

Giovedì 20 ottobre ho fatto un viaggio di cronaca a Everett, nello stato di Washington, per fare una visita Energia Helion, una startup fusion che ha raccolto quasi $ 600 milioni da una sfilza di investitori relativamente noti della Silicon Valley, tra cui Peter Thiel e Sam Altman. Ha altri $ 1.7 miliardi di impegni se raggiunge determinati obiettivi di performance.

Poiché la fusione nucleare ha il potenziale per produrre quantità illimitate di energia pulita senza generare scorie nucleari di lunga durata, viene spesso chiamata il "Santo Graal" dell'energia pulita. Il Santo Graal rimane tuttavia sfuggente, perché ricreare la fusione sulla terra in un modo che generi più energia necessaria per innescare la reazione e può essere sostenuta per un lungo periodo di tempo è rimasto finora irraggiungibile. Se solo potessimo riuscire a commercializzare la fusione qui sulla terra e su larga scala, tutti i nostri problemi energetici sarebbero risolti, affermano i sostenitori della fusione. 

Anche la fusione è all'orizzonte da decenni, appena fuori portata, apparentemente saldamente radicata in una tecno-utopia che esiste solo nei romanzi fantasy di fantascienza.

Ma visitare l'enorme spazio di lavoro e il laboratorio di Helion Energy ha portato l'idea della fusione fuori dal completamente fantastico e nel potenzialmente reale per me. Naturalmente, "potenzialmente reale" non significa che la fusione sarà una fonte di energia commercialmente valida che alimenterà la tua casa e il mio computer l'anno prossimo. Ma non è più come pilotare un'astronave su Plutone.

Mentre camminavo attraverso gli enormi edifici della Helion Energy a Everett, uno completamente operativo e uno ancora in costruzione, sono rimasto colpito dall'aspetto quotidiano di tutto. Attrezzature per l'edilizia, macchinari, cavi di alimentazione, banchi da lavoro e innumerevoli componenti dall'aspetto di un'astronave sono ovunque. I piani sono in esecuzione. Vengono costruite e testate macchine dall'aspetto selvaggio.

Per i dipendenti di Helion Energy, costruire un dispositivo a fusione è il loro lavoro. Andare in ufficio ogni giorno significa mettere la parte A nella parte B e nella parte C, giocherellare con quelle parti, testarle e poi metterle con altre parti, testarle, smontare quelle parti magari quando qualcosa non funziona bene, e poi rimetterlo insieme fino a quando non lo fa. E poi passando alla Parte D e alla Parte E.

Anche la data della mia visita è rilevante per questa storia, perché ha aggiunto un secondo strato di strano-diventa-reale al mio viaggio di cronaca. 

Il 20 ottobre, la regione di Seattle Everett è stata ricoperta da livelli pericolosi di fumo di incendi. L'indice di qualità dell'aria per Everett era 254, rendendolo la peggiore qualità dell'aria al mondo in quel momento, secondo QI aria.

“Diversi incendi nelle Cascate settentrionali sono stati alimentati da condizioni climatiche calde, secche e ventose. I venti di levante hanno divampato gli incendi e hanno spinto il fumo risultante verso ovest verso Everett e la regione di Seattle", Christi Chester Schröder, mi ha detto l'Air Quality Science Manager di IQAir North America.

Il riscaldamento globale sta aiutando ad alimentare quegli incendi, Denise L. Mauzerall, mi ha detto un professore di ingegneria ambientale e affari internazionali a Princeton.

"Il cambiamento climatico ha contribuito alle alte temperature e alle condizioni secche che hanno prevalso nel Pacifico nord-occidentale quest'anno", ha affermato Mauzerall. "Queste condizioni meteorologiche, esacerbate dai cambiamenti climatici, hanno aumentato la probabilità e la gravità degli incendi che sono responsabili della qualità dell'aria estremamente scarsa".

Era così brutto che Helion avesse detto a tutti i suoi dipendenti di rimanere a casa per la prima volta in assoluto. La direzione ha ritenuto troppo pericoloso chiedere loro di lasciare le loro case.

Le circostanze della mia visita hanno creato una battaglia scomoda. Da un lato, avevo un ritrovato senso di speranza sulla possibilità dell'energia di fusione. Allo stesso tempo, stavo lottando internamente con un profondo senso di paura per lo stato del mondo.

Non ero il solo a sentire il peso del momento. "È molto insolito", Chris Pihl, co-fondatore e chief technology officer di Helion, detto del fumo.

Pihl ha lavorato sulla fusione per quasi due decenni. L'ha visto evolversi dal regno degli accademici fisici a un campo seguito da vicino dai giornalisti e che raccoglie miliardi di investimenti. Le persone che lavorano sulla fusione sono diventate dei ragazzi fantastici, degli eroi sfavoriti. Mentre superiamo collettivamente ogni speranza realistica di rimanere entro i target di 1.5 gradi di riscaldamento e mentre la domanda globale di energia continua a crescere, la fusione è il fuoricampo che a volte sembra l'unica soluzione.

"È meno una ricerca accademica, una ricerca altruistica, e a questo punto si sta trasformando in più di un gioco di sopravvivenza, penso, con il modo in cui stanno andando le cose", mi ha detto Pihl, mentre sedevamo negli uffici vuoti di Helion a guardare un muro di fumo grigio. “Quindi è necessario. E sono contento che stia attirando l'attenzione".

CEO e co-fondatore David Kirtley mi ha accompagnato nel vasto spazio del laboratorio in cui Helion sta lavorando alla costruzione di componenti per il suo sistema di settima generazione, Polaris. Ogni generazione ha dimostrato una combinazione di fisica e ingegneria necessaria per portare a compimento l'approccio specifico di Helion alla fusione. Il prototipo di sesta generazione, Trenta, è stato completato nel 2020 e si è dimostrato in grado di raggiungere i 100 milioni di gradi Celsius, una pietra miliare per dimostrare l'approccio di Helion.

Polaris ha lo scopo di dimostrare, tra le altre cose, che può ottenere elettricità netta, ovvero generare più di quanto consuma, e ha già iniziato a progettare il suo sistema di ottava generazione, che sarà il suo primo sistema di livello commerciale. L'obiettivo è dimostrare che Helion può produrre elettricità dalla fusione entro il 2024 e avere energia sulla rete entro la fine del decennio, mi ha detto Kirtley.

Parte della fattibilità di portare l'energia da fusione alla rete elettrica negli Stati Uniti dipende da fattori che Helion non può controllare: stabilire processi di regolamentazione con la Nuclear Regulatory Commission e processi di licenza per ottenere le approvazioni di interconnessione della rete richieste, un processo che Kirtley è stato detto può variare da pochi anni fino a dieci anni. Poiché ci sono così tanti ostacoli normativi necessari per collegare la fusione alla rete, Kirtley ha affermato che si aspetta che i loro primi clienti paganti saranno probabilmente clienti privati, come le società tecnologiche che hanno data center affamati di energia, per esempio. Lavorare con le società di servizi richiederà più tempo.

Una parte del sistema Polaris che sembra forse la più ultraterrena per un esperto non di fusione (come me) è il Polaris Injector Test, che è il modo in cui il carburante per il reattore a fusione entrerà nel dispositivo.

Probabilmente il metodo di fusione più noto prevede un tokamak, un dispositivo a forma di ciambella che utilizza magneti super potenti per trattenere il plasma dove può verificarsi la reazione di fusione. Un progetto internazionale di fusione collaborativa, chiamato ITER ("la via" in latino), sta costruendo un enorme tokamak nel sud della Francia per dimostrare la fattibilità della fusione.

Helion non sta costruendo un tokamak. Sta costruendo un dispositivo lungo e stretto chiamato Field Reversed Configuration, o FRC, e la prossima versione sarà lunga circa 60 piedi.

Il carburante viene iniettato in brevi e minuscole raffiche a entrambe le estremità del dispositivo e una corrente elettrica che scorre in un circuito confina il plasma. I magneti si attivano in sequenza a impulsi, inviando i plasmi a entrambe le estremità a spararsi l'uno verso l'altro a una velocità superiore a un milione di miglia all'ora. I plasmi si scontrano l'uno contro l'altro nella camera di fusione centrale dove si fondono per diventare un plasma denso super caldo che raggiunge i 100 milioni di gradi Celsius. È qui che avviene la fusione, generando nuova energia. Le bobine magnetiche che facilitano la compressione del plasma recuperano anche l'energia che viene generata. Parte di quell'energia viene riciclata e utilizzata per ricaricare i condensatori che originariamente alimentavano la reazione. L'energia aggiuntiva aggiuntiva è l'elettricità che può essere utilizzata.  

Kirtley paragona il pulsare della loro macchina a fusione a un pistone.

“Comprimi il tuo carburante, brucia molto caldo e molto intensamente, ma solo per un po'. E la quantità di calore rilasciata in quel piccolo impulso è più di un grande falò sempre acceso”, mi ha detto. "E poiché è un impulso, poiché è solo un piccolo impulso ad alta intensità, puoi rendere quei motori molto più compatti, molto più piccoli", il che è importante per contenere i costi.

L'idea in realtà non è nuova. È stato teorizzato negli anni '1950 e '60, ha detto Kirtley. Ma non è stato possibile eseguire fino a quando non sono stati sviluppati transistor e semiconduttori moderni. Sia Pihl che Kirtley hanno esaminato la fusione all'inizio della loro carriera e non erano convinti che fosse economicamente fattibile fino a quando non sono arrivati ​​a questo progetto FRC. 

Un altro fossato da attraversare: questo progetto utilizza un carburante molto raro. Il carburante per l'approccio di Helion è il deuterio, un isotopo dell'idrogeno abbastanza facile da trovare, e l'elio tre, che è un tipo molto raro di elio con un neutrone in più.

"Dovevamo dire che dovevi andare nello spazio per ottenere l'elio tre perché era così raro", ha detto Kritley. Per consentire alla loro macchina di fusione di essere ampliata, Helion sta anche sviluppando un modo per produrre elio tre con la fusione.

Non c'è dubbio che Helion abbia molti passaggi, processi e ostacoli normativi prima di poter portare energia pulita illimitata nel mondo, come mira a fare. Ma il modo in cui ci si sente a passeggiare in un'enorme struttura di laboratorio spalancata - con alcuni dei più grandi ventilatori a soffitto che abbia mai visto - sembra possibile in un modo che non avevo mai provato prima. Tornando nel fumo quel giorno, ero così grato di avere quella dose di speranza.

Ma la maggior parte delle persone non era in tournée nel laboratorio Helion Energy quel giorno. La maggior parte delle persone era seduta bloccata all'interno, o si metteva a rischio fuori, incapace di vedere l'orizzonte, incapace di vedere un futuro in cui costruire una macchina a fusione è un lavoro che viene eseguito come un meccanico che lavora in un garage. Ho chiesto a Kirtley della sensazione combattiva che avevo di disperazione per il fumo e di speranza per le parti di fusione che venivano assemblate.

"La dissonanza cognitiva a volte di ciò che vediamo nel mondo e di ciò che costruiamo qui è piuttosto estrema", ha detto Kirtley.

"Vent'anni fa, eravamo meno ottimisti sulla fusione". Ma ora, i suoi occhi brillano mentre mi accompagna nel laboratorio. “Mi emoziono molto. Divento molto – si può dire – divento molto eccitato”.

Anche altri giovani scienziati sono entusiasti della fusione. All'inizio della settimana in cui ho visitato, Kirtley era alla conferenza del Dipartimento di Fisica del Plasma dell'American Physics Society tenendo un discorso.

"Alla fine del mio discorso, sono uscito e c'erano 30 o 40 persone che sono venute con me, e nel corridoio abbiamo parlato per un'ora e mezza del settore", ha detto. “L'emozione è stata enorme. E molto è stato con ingegneri e scienziati più giovani che sono studenti laureati o post-dottorati, o nei primi 10 anni della loro carriera, che sono davvero entusiasti di ciò che sta facendo l'industria privata".