Fusão Geral - General Fusion

Fusão Geral
Modelo Companhia privada
Indústria Poder de fusão
Fundado 2002 ; 19 anos atras ( 2002 )
Fundador Michel Laberge
Quartel general
Burnaby , British Columbia
,
Canadá
Pessoas chave
Número de empregados
 140
Local na rede Internet www .generalfusion .com

A General Fusion é uma empresa canadense com sede em Burnaby , British Columbia , que está desenvolvendo um dispositivo de energia de fusão baseado em fusão de alvo magnetizado (MTF). Em 2018, estava desenvolvendo um protótipo para ser concluído em 2022.

O dispositivo em desenvolvimento injeta o alvo magnetizado, uma massa de plasma na forma de um toroide compacto , em um cilindro de metal líquido giratório. O alvo é mecanicamente comprimido a densidades e pressões relevantes para a fusão, por qualquer coisa de uma dúzia a centenas (em vários designs) de pistões movidos a vapor.

Em 2018, a empresa publicou artigos sobre um tokamak esférico , em vez de um toróide . Não está claro se isso representa uma grande mudança de design. Em junho de 2021, a empresa anunciou que iria construir 70% da planta de demonstração de fusão em escala real no Reino Unido de 2022 a 2025 como parte de uma parceria público-privada com o governo do Reino Unido.

Organização

A equipe de gerenciamento é composto por Christofer M. Mowry, executivo-chefe (CEO), Greg Twinney, diretor financeiro (CFO), Michel Laberge , diretor científico (CSO) e Ryan Guerrero, diretor de tecnologia (CTO).

Mowry foi CEO e presidente da General Synfuels International. Antes disso, ele fundou e dirigiu a Generation mPower , uma empresa que vendia pequenos reatores modulares (SMRs), uma tecnologia de energia nuclear. Ele atuou como presidente da Babcock & Wilcox (B&W) Nuclear Energy e chief operating officer (COO) da WSI.

Laberge possui múltiplas responsabilidades na General Fusion, incluindo construção de parcerias com instituições internacionais de pesquisa e supervisão de parcerias com governos e outras empresas, e estratégia de desenvolvimento de tecnologia. Anteriormente, ele foi cofundador da empresa de tecnologia de resposta à demanda residencial Energate, Inc. Ele também trabalhou como engenheiro de projeto em sistemas robóticos para a Estação Espacial Internacional (ISS).

O conselho de administração é presidido por Frederick W. Buckman Sr., ex-CEO da Consumers Power . O conselho é um Comitê Consultivo Científico que inclui Carol M. Browner , o físico T. Kenneth Fowler e o astronauta Mark Kelly .

Tecnologia

Diagrama da usina de fusão geral

O sistema de fusão de alvos magnetizados da General Fusion usa uma esfera de aproximadamente 3 metros preenchida com uma mistura de chumbo líquido fundido e lítio. O líquido é girado, criando uma cavidade vertical no centro da esfera. Este fluxo de vórtice é estabelecido e mantido por um sistema de bombeamento externo; o líquido flui para a esfera através de portas direcionadas tangencialmente no equador e sai radialmente através de portas próximas aos pólos da esfera.

Um injetor de plasma é conectado ao topo da esfera, a partir do qual um pulso de deutério confinado magneticamente - combustível de plasma de trítio é injetado no centro do vórtice. Alguns miligramas de gás são usados ​​por pulso. O gás é ionizado por um banco de capacitores para formar um plasma spheromak ( anéis de plasma magnetizados auto-confinados ) composto de combustível deutério-trítio.

A parte externa da esfera é coberta por pistões de vapor, que empurram o metal líquido e colapsam o vórtice, comprimindo o plasma. A compressão aumenta a densidade e a temperatura do plasma até a faixa onde os átomos do combustível se fundem, liberando energia na forma de nêutrons rápidos e partículas alfa .

Pistões para compressão de plasma

Essa energia aquece o metal líquido, que é então bombeado por um trocador de calor para gerar eletricidade por meio de uma turbina a vapor. O processo de formação e compressão de plasma se repete e o metal líquido é continuamente bombeado através do sistema. Parte do vapor é reciclado para alimentar os pistões.

Além de seu papel na compressão do plasma, o revestimento de metal líquido protege a estrutura da usina de nêutrons liberados pela reação de fusão deutério-trítio, superando o problema de danos estruturais aos materiais que revestem o plasma . O lítio na mistura gera trítio.

Linus

Artigo principal: Linus (experimento de fusão)
Injetor de plasma

A abordagem da General Fusion é baseada no conceito Linus desenvolvido pelo Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos (NRL) começando em 1972. Pesquisadores do NRL sugeriram uma abordagem que retém muitas das vantagens da compressão do forro para alcançar alta densidade de energia em pequena escala fusão.

No conceito Linus, um liner de lítio líquido rotativo é implodido mecanicamente, usando hélio de alta pressão como fonte de energia. O revestimento atua como um pistão cilíndrico para comprimir um plasma confinado magneticamente adiabaticamente à temperatura de fusão e densidade relativamente alta (~ 10 17 íons.cm -3 ). Na expansão subsequente, a energia do plasma e a energia de fusão transportadas pelas partículas alfa aprisionadas são recuperadas diretamente, tornando o ciclo mecânico autossustentável.

O metal líquido atua tanto como um mecanismo de compressão quanto como um mecanismo de transferência de calor, permitindo que a energia da reação de fusão seja capturada como calor. Os pesquisadores da Linus previram que o revestimento também poderia ser usado para gerar combustível de trítio para a usina e proteger a máquina de nêutrons de alta energia.

De acordo com Laberge, Linus não poderia cronometrar adequadamente a compressão usando a tecnologia da época. Computadores mais rápidos fornecem o tempo necessário. No entanto, vários dispositivos Linus sem restrições de tempo, incluindo sistemas que usam pistões únicos, foram construídos durante as execuções experimentais durante a década de 1970 e demonstraram cursos de compressão totalmente reversíveis.

História

A empresa foi fundada em 2002 pelo ex -físico sênior e engenheiro principal da Creo Products, Michel Laberge . Ele obteve um Ph.D. Em física pela University of British Columbia em 1990, e completou pesquisas na École Polytechnique e no National Research Council of Canada. Antes de fundar a General Fusion, Laberge trabalhou como físico sênior e engenheiro principal na Creo Products por nove anos.

Um sistema de compressão de protótipo de prova de conceito foi construído em 2013 com 14 pistões de tamanho real com cerca de 1 metro de diâmetro de câmara de compressão esférica para demonstrar a compressão pneumática e o colapso de um vórtice de metal líquido.

Por volta de 2013, pistões pneumáticos foram usados ​​para criar uma onda esférica convergente para comprimir o plasma. Cada sistema consistia em um pistão de martelo de 100 kg e 30 cm de diâmetro, conduzido por ar comprimido por um furo de 1 m de comprimento. O pistão do martelo atingiu uma bigorna no final do furo, gerando um pulso acústico de grande amplitude que foi transmitido ao metal líquido na câmara de compressão. Para criar uma onda esférica, o tempo desses ataques teve que ser controlado dentro de 10 µs. A empresa gravou sequências de tiros consecutivos com velocidades de impacto de 50 m / se tempo sincronizado dentro de 2 µs.

Desde o início até 2016, a empresa construiu mais de uma dúzia de injetores de plasma. Isso inclui grandes injetores de dois estágios com seções de formação e aceleração magnética (chamados de experimentos "PI") e três gerações de injetores menores de apenas formação de estágio único (MRT, PROSPECTOR e ESPECTOR). A empresa publicou pesquisas demonstrando a expectativa de vida do SPECTOR de até 2 milissegundos e temperaturas acima de 400 eV.

Em 2016, a empresa desenvolveu os subsistemas da usina, incluindo injetores de plasma e tecnologia de driver de compressão. As patentes foram concedidas em 2006 para um projeto de reator de energia de fusão e tecnologias habilitadoras, como aceleradores de plasma (2015), métodos para criar vórtices de metal líquido (2016) e evaporadores de lítio (2016).

Em 2016, o projeto GF utilizou plasmas toroidais compactos formados por um canhão Marshal coaxial (um tipo de canhão elétrico de plasma ), com campos magnéticos suportados por correntes de plasma internas e correntes parasitas na parede do conservador de fluxo. Em 2016, a empresa relatou tempos de vida do plasma de até 2 milissegundos e temperaturas do elétron acima de 400 eV (4.800.000 graus C).

Em dezembro de 2017, o injetor de plasma PI3 detinha o título de injetor de plasma mais poderoso do mundo, dez vezes mais poderoso do que seu antecessor. O dispositivo usava um reservatório de chumbo líquido de 15 toneladas, bombeado a 100 kg / s para formar um vórtice dentro de uma câmara de compressão esférica de 1 metro de diâmetro.

Em 2021, a empresa tinha aproximadamente 140 funcionários e havia levantado mais de C $ 150 milhões em financiamento de um consórcio global de investidores. A empresa concordou em construir uma planta de demonstração em Oxfordshire , em Culham , o centro de P&D nuclear do Reino Unido. A planta foi planejada para ter 70% do tamanho de um reator comercial e ser concluída até 2025. O financiamento do governo do Reino Unido foi considerado "muito significativo" e o custo total da planta é de aproximadamente US $ 400 milhões. A empresa afirmou ter validado todos os componentes individuais para o reator de demonstração.

Colaborações de pesquisa

  • Microsoft : Em maio de 2017, a General Fusion e a Microsoft anunciaram uma colaboração para desenvolver uma plataforma de ciência de dados baseada no sistema de computação em nuvem Azure da Microsoft. Uma segunda fase do projeto foi aplicar aprendizado de máquina aos dados, com o objetivo de descobrir insights sobre o comportamento de plasmas de alta temperatura. O novo programa computacional permitiria à General Fusion extrair mais de 100 terabytes de dados dos registros de mais de 150.000 experimentos. O objetivo era usar esses dados para otimizar os projetos do injetor de plasma, conjunto de pistão e câmara de combustível do sistema de fusão. Durante esta colaboração, a Microsoft Develop Experience Team contribuiu com sua experiência e recursos em aprendizado de máquina, gerenciamento de dados e computação em nuvem.
  • Laboratório Nacional de Los Alamos : A General Fusion firmou um acordo cooperativo de pesquisa e desenvolvimento (CRADA) com o Laboratório Nacional de Los Alamos do Departamento de Energia dos Estados Unidos para pesquisa de fusão de alvos magnetizados.
  • Universidade McGill : Em 2017, a Universidade McGill e a General Fusion adquiriram uma bolsa Engage do Conselho de Pesquisa de Ciências Naturais e Engenharia do Canadá para estudar a tecnologia da General Fusion. Especificamente, o projeto era usar as habilidades de diagnóstico de McGill para desenvolver técnicas para entender o comportamento da parede de metal líquido durante a compressão do plasma e como isso pode afetar o plasma.
  • Laboratório de Física de Plasma de Princeton : Em 2016, os dois criaram uma simulação MHD de compressão durante experimentos de MTF
  • Queen Mary University of London : Em 2015, a General Fusion financiou um estudo de pesquisa em simulações de alta fidelidade de propagação de som não linear em mídia multifásica de reator de fusão nuclear realizado usando códigos QMUL CLithium e Y.
  • Hatch Ltd : General Fusion e Hatch Ltd. uniram-se em 2015 para criar um sistema de demonstração de energia de fusão. O projeto teve como objetivo construir e demonstrar, em escala de usina de energia, os subsistemas primários e a física que sustentam a tecnologia da General Fusion, incluindo sua tecnologia proprietária Magnetized Target Fusion (MTF). Modelos de simulação serão usados ​​para verificar se este sistema de energia de fusão é comercial e tecnicamente viável em escala.
  • Culham Center for Fusion Energy : Em junho de 2021, a General Fusion anunciou que aceitaria a oferta do governo do Reino Unido de hospedar a primeira planta de demonstração de fusão de parceria público-privada substancial , em Culham. A planta será construída de 2022 a 2025 e pretende abrir caminho para plantas piloto comerciais no final de 2025. A planta terá 70% da escala total e espera-se que atinja um plasma estável de 150 milhões de graus usando combustível deutério.

Financiamento

Em 2021, a General Fusion recebeu US $ 300 milhões em financiamento.

Financiamento institucional

Os investidores incluíram o capital de risco da Chrysalix , o Business Development Bank of Canada - uma corporação federal canadense da Coroa , Bezos Expeditions , Cenovus Energy , Pender Ventures, Khazanah Nasional - um fundo de riqueza soberana da Malásia e Sustainable Development Technology Canada (STDC).

A Chrysalix Energy Venture Capital, uma empresa de capital de risco sediada em Vancouver, liderou uma rodada inicial de financiamento de C $ 1,2 milhão em 2007. Outras empresas canadenses de capital de risco que participaram da rodada inicial foram a GrowthWorks Capital e a BDC Venture Capital .

Em 2009, um consórcio liderado pela General Fusion recebeu C $ 13,9 milhões da SDTC para conduzir um projeto de pesquisa de quatro anos sobre "Fusão de alvos magnetizados acusticamente acionada"; SDTC é uma fundação estabelecida pelo governo canadense. O outro membro do consórcio é o Laboratório Nacional de Los Alamos .

Uma rodada da Série B de 2011 arrecadou US $ 19,5 milhões de um consórcio incluindo Bezos Expeditions, Braemar Energy Ventures, Banco de Desenvolvimento de Negócios do Canadá, Cenovus Energy, Chrysalix Venture Capital, Fundo de Empreendedores e Pender Ventures.

Em maio de 2015, o fundo soberano do governo da Malásia, Khazanah Nasional Berhad , liderou uma rodada de financiamento de US $ 27 milhões.

SDTC concedido Geral Fusão mais um C $ 12.75 milhões em março de 2016 para para o "demonstração da tecnologia da energia de fusão" projeto em consórcio com a Universidade McGill (Shock Wave Physics Group) e Hatch .

Em outubro de 2018, o Ministro canadense de Inovação, Ciência e Desenvolvimento Econômico, Navdeep Bains , anunciou que o Fundo de Inovação Estratégica do governo canadense investiria C $ 49,3 milhões no General Fusion.

Em dezembro de 2019, Geral Fusão levantou US $ 65 milhões em financiamento de capital Série E de Cingapura ‘s Temasek Holdings , Bezos e Chrisalix, simultaneamente com outros US $ 38 milhões da do Canadá Fundo de Inovação Estratégica . A empresa disse que os fundos permitiriam que ela iniciasse o projeto, a construção e a operação de sua planta de demonstração de fusão.

Em janeiro de 2021, a empresa anunciou o financiamento do fundador do Shopify, Tobias Lütke 's Thistledown Capital.

Inovações crowdsourced

A partir de 2015, a empresa conduziu três desafios de crowdsourcing por meio da Innocentive, empresa sediada em Waltham , Massachusetts .

O primeiro desafio foi o Método para vedar a bigorna sob impactos repetitivos contra metal fundido. A General Fusion obteve com sucesso uma solução para "tecnologia de vedação robusta" capaz de suportar temperaturas extremas e marteladas repetitivas, de modo a isolar os aríetes do metal líquido que preenche a esfera. A empresa concedeu a Kirby Meacham, um engenheiro mecânico treinado pelo MIT de Cleveland, Ohio, o prêmio de US $ 20.000.

Um segundo desafio, a previsão baseada em dados do desempenho do plasma, começou em dezembro de 2015 com o objetivo de identificar padrões nos dados experimentais da empresa que permitiriam melhorar ainda mais o desempenho de seu plasma.

O terceiro desafio foi executado em março de 2016, buscando um método para induzir uma corrente substancial para saltar uma lacuna de 5 a 10 cm em algumas centenas de microssegundos e foi intitulado "Switch de corrente rápida em dispositivo de plasma". Um prêmio de US $ 5.000 foi concedido a um pesquisador pós-doutorado da Notre Dame .

Veja também

Referências

Leituras

links externos