Stellarator Showdown: Proxima Fusion vs Type One Energy

Pendant des décennies, fusion nucléaire– La réaction qui alimente le soleil – a été le rêve d’énergie ultime. S’il est exploité sur Terre, il pourrait fournir une puissance sans fin sans carbone. Mais le défi est énorme. Fusion nécessite des températures plus chaudes que le noyau du soleil et une maîtrise du plasma – le gaz surchauffé dans lequel les atomes qui ont été dépouillés de leur électrons Colliser, leurs noyaux fusionnant. Contenant que plasma assez longtemps pour générer de l’énergie utilisable est resté insaisissable.

Maintenant, deux entreprises – l’ermante Proxima fusion et basé au Tennesse Tapez une énergie– a fait un pas en avant majeur, publiant des plans évalués par des pairs pour leurs concurrents stellaire conceptions. Il y a deux semaines, Type One a publié six articles techniques dans un numéro spécial de la Journal of Plasma Physics. Proxima a détaillé son stellarator entièrement intégré centrale électrique Concept, appelé Stellaris, dans le journal Ingénierie et conception de fusion. Les deux entreprises disent que les journaux démontrent que leurs machines peuvent livrer commercial énergie de fusion.

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Au cœur des deux approches est le stellaireune machine complexe fascinante qui utilise champs magnétiques Pour maintenir le plasma stable. Cette configuration, imaginée pour la première fois dans les années 1950, promet un avantage crucial: contrairement à son cousin plus populaire, le tokamakun stellaire peut fonctionner en continu, sans avoir besoin d’un fort courant de plasma interne. Au lieu de cela, les stellaires utilisent des bobines magnétiques externes. Cette conception réduit le risque de perturbations soudaines du champ de plasma qui peuvent envoyer des particules à haute énergie s’écraser dans les murs du réacteur.

L’inconvénient? Les stellaires, bien que théoriquement plus simples à fonctionner, sont notoirement difficiles à concevoir et à construire. Avancées récentes en puissance de calcul, aimants supraconducteurs à haute température (HTS)et l’optimisation améliorée des géométries des aimants changent le jeu, aidant les chercheurs à découvrir des modèles qui conduisent à des conceptions stellaires plus simples, plus rapides et moins chères.

Deux visions de fusion avec un seul but

Alors que les deux entreprises se dirigent vers la même destination – une puissance de fusion commerciale provisoire – la mise au point du papier Proxima se penche davantage sur l’intégration d’ingénierie de son réacteur, tandis que les articles de type révèlent les détails de son physique du plasma Conception et composants clés de son réacteur.

Proxima, une retombée de l’Allemagne Institut Max Planck pour la physique du plasmavise à construire une centrale électrique de 1 gigawatt. La conception utilise les aimants HTS et l’optimisation de l’IA pour générer plus de puissance par unité de volume que les stellaires antérieurs, tout en réduisant considérablement la taille globale. Proxima a demandé un brevet sur une couverture de reproduction liquide-métal innovante, qui sera utilisée pour se reproduire tritium carburant pour la réaction de fusion, via la réaction de neutrons avec du lithium.

La conception de Stellaris de Proxima Fusion est nettement plus petite que les autres stellaires de la même puissance.Proxima fusion

«C’est la première fois que quiconque assemble tous les éléments dans un seul concept entièrement intégré», explique le cofondateur de Proxima et scientifique en chef Lion jorrit. Le design s’appuie sur le Wendelstein 7-X stellaratorun projet de 1,4 milliard d’euros (1,5 milliard de dollars américains) financé par le gouvernement allemand et le Union européennequi a fixé des enregistrements pour la température des électrons, la densité du plasma et le temps de confinement de l’énergie.

La conception du stellaire de type One intègre trois innovations clés: un champ magnétique optimisé pour la stabilité du plasma, Fabrication avancée Techniques et aimants HTS de pointe. La plante qu’il a surnommée Infinity deux est conçu pour générer 350 mégawatts d’électricité.

Comme l’usine de Proxima, Infinity Two utilisera du carburant de deuterium-tritium et s’appuiera sur les leçons apprises de W7-X, ainsi que du Wisconsin Projet HSXoù de nombreux fondateurs de type un ont travaillé avant de former l’entreprise. En partenariat avec la Tennessee Valley Authority, Type One vise à construire Infinity Two à l’usine de fossiles de Bull Run de TVA au milieu des années 2030.

«Pourquoi sommes-nous la première société de fusion privée avec un accord pour développer un puissance de fusion planter avec un service public? Parce que nous avons un design basé dans la réalité », dit Christofer MowryPDG de Type One Energy. « Il ne s’agit pas de construire une expérience scientifique. Il s’agit de fournir de l’énergie. »

L’IA pointe vers une structure de champ magnétique 3D idéal

Les deux entreprises se sont fortement appuyées sur l’IA et supercomputing Pour les aider à placer les bobines magnétiques pour façonner plus précisément leurs champs magnétiques. Type 1 reposait sur une gamme de informatique haute performance Ressources, y compris la pointe du ministère américain de l’Énergie exascasme Supercalculateur de frontière à Laboratoire national d’Oak Ridgepour alimenter ses simulations très détaillées.

Cette recherche a conduit à l’un des développements les plus intrigants enterrés dans ces articles: une évolution possible vers un consensus dans la communauté de physique stellarator sur la structure idéale en champ magnétique tridimensionnel.

L’équipe de Proxima a toujours adopté l’approche quasi-isodynamique (Qi), utilisée dans W7-X, qui priorise le piégeage profond des particules pour le confinement du plasma supérieur. Le premier, en revanche, a construit ses premiers modèles autour de quasi-symétrie (QS), inspiré du stellarator HSX, qui visait à rationaliser le mouvement des particules. Désormais, sur la base de ses recherches d’optimisation, le type 1 change de cap.

«Nous étions des champions de la quasi-symétrie», explique le théoricien principal de Type One Chris Hegna. « Mais la surprise a été que nous ne pouvions pas faire du travail quasi-symétrie aussi bien que nous le pensons. Nous continuerons à faire des études de quasi-symétrie, mais principalement il semble que le Qi soit le choix d’optimisation proéminent que nous allons poursuivre. »

L’énergie de type 1 travaille avec la Tennessee Valley Authority pour construire un stellarator commercial d’ici la mi-années 2030.Tapez une énergie

La route à venir pour les stellaires

Selon Hegna, Le partenariat de type One avec TVA pourrait mettre une usine de fusion stellarator sur la grille d’ici la mi-années 2030. Mais avant de construire Infinity Two, la société prévoit de valider les technologies clés avec sa plate-forme de test Infinity One, prévue pour la construction en 2026 et l’opération d’ici 2029.

Proxima, quant à lui, prévoit de donner vie à sa conception Stellaris dans les années 2030, d’abord avec un stellarator de démonstration, surnommé Alpha. La société affirme qu’Alpha sera le premier stellarator à démontrer la production d’énergie nette à l’état d’équilibre. Il est ciblé pour faire ses débuts en 2031, après la fin 2027 d’un ensemble de démonstration des bobines magnétiques complexes.

Les deux sociétés sont confrontées à un défi commun: le financement. Type un a soulevé 82 millions de dollars et, Selon Axiosse prépare à plus de 200 millions de dollars en financement de série A, ce que la société a refusé de confirmer. Proxima a obtenu environ 65 millions de dollars de capitaux publics et privés.

Si les articles récents réussissent à renforcer la confiance dans les stellaires, les investisseurs peuvent être plus disposés à financer ces projets ambitieux. La prochaine décennie déterminera si la confiance des deux sociétés dans leurs propres conceptions est justifiée et si la production d’énergie de fusion à partir de stellaires passe de l’ambition scientifique à la réalité commerciale.