Fusi Nuklir – Perusahaan fusion telah membuat langkah signifikan pada awal 2022 setelah mengumpulkan rekor $2,8 miliar pada tahun 2021. Dalam beberapa bulan pertama ini, Joint European Torus (JET) memecahkan rekor fusi berusia 24 tahun – menghasilkan pulsa energi fusi berkelanjutan tertinggi yang pernah ada; Fusi Cahaya Pertama menunjukkan fusi; dan HB11 Energi mendemonstrasikan fusi hidrogen dan boron-11 menggunakan laser berdaya tinggi- menghasilkan fusi 10x lebih banyak dari yang diharapkan. Selain itu, telah terjadi masuknya modal untuk mendukung mengatasi tantangan teknik kritis, dengan Fusi Cahaya Pertama, Perpaduan Marvel dan Kyoto Fusioneering semua mengumpulkan putaran pendanaan yang signifikan pada bulan Februari saja.
Fusi dapat menyediakan sumber energi beban dasar yang sangat diperlukan, berlimpah, dan tanpa karbon tanpa risiko kecelakaan nuklir atau limbah radioaktif berumur panjang. ITER, proyek fusi tokamak yang didukung oleh 35 negara, menunjukkan bahwa reaksi fusi melepaskan energi empat juta kali lebih banyak daripada pembakaran batu bara, minyak, atau gas. Teknologi fusi adalah hal baru dan mahal, dan oleh karena itu membutuhkan modal yang besar untuk menghilangkan risiko teknologinya dan mempercepat jalan menuju komersialisasi. Sementara dukungan pemerintah baru-baru ini – seperti $ 50 juta yang disediakan dari DOE AS di bawah instruksi rencana Administrasi Biden-Harris untuk energi fusi komersial – menyoroti kebutuhan untuk mempercepat pengembangan teknologi fusi, pendanaan pemerintah tidak ada artinya dibandingkan dengan miliaran dolar dalam modal yang dikumpulkan perusahaan melalui investor swasta. Perencanaan Gedung Putih atas kemitraan publik-swasta dalam fusi dan dukungan pemerintah tambahan dapat menjadi sangat penting dalam membantu demonstrasi fusi dan proyek percontohan untuk membuktikan potensinya sebagai sumber energi beban dasar.
Meskipun tidak semua di komunitas fusi setuju tentang siapa yang akan mencapai ambang batas perolehan energi bersih positif atau status komersial terlebih dahulu, semua setuju bahwa fusi bukan lagi permainan menunggu 20 tahun, sebagian besar karena dampak daya komputasi untuk mendukung pemodelan tingkat lanjut. Setiap perusahaan memiliki jalur dan tantangan yang berbeda untuk mencapai tahap fusi, keuntungan, dan komersial.
Sains & Teknik
Berbasis di California Tae Teknologi sedang mengembangkan reaktor konfigurasi terbalik medan yang digerakkan oleh balok canggih dengan tujuan menggunakan siklus bahan bakar hidrogen-boron. Platform fusi TAE saat ini, Norman, telah berhasil digunakan untuk eksperimen suhu yang lebih tinggi, dan penggantinya, Copernicus, akan digunakan untuk melanjutkan eksperimen ini. Platform generasi ketujuh TAE, Da Vinci, bertujuan untuk menunjukkan fusi dan perolehan energi bersih. Da Vinci diperkirakan akan online sekitar tahun 2027 atau 2028 dan akan mengatasi tantangan teknik yang terkait dengan penggunaan bahan bakar hidrogen-boron-11. Pendiri TAE, Harry Hamlin, percaya keuntungan utama mereka adalah penggunaan bahan bakar hidrogen-boron, karena memungkinkan reaksi fusi aneutronik.
Tim HB11 Energy yang berbasis di Sydney. Center, Pendiri Prof Heinrich Hora; Berdiri dari kiri, Co-founder dan Managing Director Dr Warren McKenzie; Kolaborator Prof Alex Fuerbach dan Prof Francois Ladouceur; Anggota Dewan Penasihat Ilmiah Dr Adi Paterson
HB11 Energi Juga menggunakan bahan bakar hidrogen-boron-11, tetapi dengan reaksi start non-termal yang dinyalakan dengan laser. Seperti yang disebutkan sebelumnya, perusahaan menunjukkan reaksi fusi non-termal awal tahun ini dan menghasilkan fusi 10x lebih banyak dari yang diantisipasi, mewakili kenaikan yang sangat tinggi sebesar 0,05%. Tujuan HB11 adalah menggunakan reaksi mereka untuk menciptakan listrik melalui konversi langsung helium bermuatan. Simulasi dan daya komputasi yang telah sangat mempercepat temuan eksperimental untuk desain reaktor yang lebih mapan seperti tokamak belum matang untuk teknologi HB11. Pendiri HB11, Warren McKenzie, mengatakan kepada Cleantech Group bahwa perusahaan ingin mengumpulkan dana tahun ini untuk memperbaiki beberapa konsep target yang sedang dipertimbangkan untuk memaksimalkan keuntungan (Q). Pengembangan simulasi ini akan berperan penting untuk mempelajari ilmu di balik reaksi mereka dan mengoptimalkan desain target yang dapat mencapai perolehan energi bersih dan seterusnya.
Berbeda dengan penggunaan bahan bakar hidrogen-boron-11 oleh TAE dan HB11, Fusi Cahaya Pertama dan Fusi Umum keduanya menggunakan bahan bakar deuterium-tritium (DT) untuk memberi daya pada reaksi mereka. Sementara reaksi hidrogen-boron bersifat aneutronik, reaksi DT menghasilkan neutron dan oleh karena itu memerlukan proses untuk menangkap energi dari neutron untuk menghindari kerusakan reaktor.
Fusi Cahaya Pertama menciptakan fusi dengan menembakkan proyektil pada pelet bahan bakar DT, menyebabkan gelombang kejut dan keruntuhan rongga yang menghasilkan fusi. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, mereka telah membuktikan fisika dasar dari prinsip ini, yang divalidasi oleh Otoritas Energi Atom Inggris pada 6 AprilTh, 2022. Pendekatan ini memungkinkan desain pabrik yang sangat disederhanakan, berdasarkan “air terjun” lithium cair, yang mencakup 99% dari keliling reaksinya, untuk menangani masalah embrittlement neutron. Bart Markus, Ketua First Light, percaya bahwa kunci dari perkembangan pesat teknologi ini adalah “… kemampuan untuk mensimulasikan reaksi kami, memungkinkan kami untuk mengulangi geometri dan material dan menjalankan sekitar 2.000 iterasi dalam silico untuk setiap eksperimen fisik.” Langkah First Light selanjutnya adalah gain, yang akan membuat mereka memanfaatkan teknik untuk meningkatkan presisi dalam mencapai target bahan bakarnya secara konsisten. Garis waktu fusi perusahaan melihat mereka pada keuntungan bersih pada pertengahan hingga akhir 2020-an, dan karena desainnya Bart melihat mereka di jalur yang tepat untuk mulai membangun pabrik komersial pada saat itu.
Berbasis BC Fusi Umum menggunakan proses pulsa dengan injektor plasma dan sistem kompresi untuk mengompres dan memanaskan plasma ke kondisi fusi. Perusahaan mencapai kompresi ini dengan dinding logam cair yang runtuh yang terbuat dari lithium timbal. Lapisan logam cair keduanya bertindak sebagai perisai ke reaktornya dan memperlambat neutron yang dihasilkan dalam reaksi yang dipicu DT dan menyerap energinya. Pada bulan Januari, General Fusion mengumumkan bahwa mereka telah mendemonstrasikan kemampuan teknik yang diperlukan untuk menskalakan prototipe kompresinya ke sistem tenaga penuh. CEO Christofer Mowry mengatakan fokus perusahaan adalah pada strategi komersialisasinya karena baru-baru ini mengumumkan pembangunan pabrik demonstrasinya pada skala 70% dari pabrik komersial. Pabrik demonstrasi akan dibangun di Inggris untuk memanfaatkan pengalaman dan bakat rantai pasokan dari Joint European Torus (JET) saat ditutup. General Fusion akan menggunakan pabrik ini sebagai kesempatan untuk mengatasi tantangan teknik yang terkait dengan menghubungkan dua sistemnya yang telah terbukti, injektor plasma dan sistem kompresi, dan berharap dapat online pada tahun 2026/2027.
Aktivitas Pasar Terbaru Lainnya
- Desember 2021: Sistem Fusi Persemakmuran, pengembang reaktor fusi tokamak menggunakan teknologi superkonduktor Rare-Earth Barium Copper Oxide (REBCO), mengumpulkan $1,8 miliar dalam putaran Seri B yang akan memungkinkan perusahaan untuk membangun, menugaskan, dan mengoperasikan SPARC, mesin fusi energi bersih yang relevan secara komersial. Putaran ini dipimpin oleh Tiger Global Management dan melihat partisipasi dari Bill Gates, Footprint Coalition, Google, Breakthrough Energy Ventures, dan dua puluh lainnya.
- November 2021: Fusi Umum menutup putaran Seri E senilai $130 juta yang dipimpin oleh Temasek, dengan partisipasi dari investor baru. Pendanaan ini akan digunakan untuk beberapa inisiatif dan tonggak jangka pendek untuk memajukan tujuan perusahaan dalam mengkomersialkan fusi target bermagnet.
- November 2021: Helion Energi, pengembang reaktor konfigurasi terbalik di lapangan menggunakan bahan bakar deuterium dan helium-3, mengumpulkan $500 juta dalam putaran Seri E yang dipimpin oleh Sam Altman, dengan partisipasi dari Mithril Capital Management, Capricorn Investment Group, dan Dustin Moskovitz. Pendanaan tersebut mencakup tambahan $1,7 miliar yang terkait dengan helion yang memenuhi tonggak kinerja utama.
- Bulan April 2021: Tae Teknologi mengumpulkan $280 juta dalam putaran pembiayaan terbarunya sebagai hasil dari pencapaian tonggak ilmiah di jalurnya yang memberikan energi dari bahan bakar p-B11. Pendanaan tersebut akan digunakan sebagian untuk memulai pengembangan Copernicus, yang akan memberi TAE peluang untuk melisensikan teknologinya untuk digunakan dengan bahan bakar DT, sambil menskalakan ke tujuannya menggunakan p-B11.
Awasi…
Salah satu tantangan utama yang dihadapi inovator yang menggunakan bahan bakar tritium adalah pemuliaan tritium. Perusahaan seperti Fusi Cahaya Pertama dan Fusi Umum mengatasi masalah ini dengan membombardir lithium mereka dengan produk sampingan neutron reaksi untuk menghasilkan bahan bakar tritium yang cukup untuk mempertahankan pembangkit listrik. Kyoto Fusioneering, startup yang lahir dari Universitas Kyoto, tidak mengembangkan reaktor fusi, melainkan merancang dan merekayasa teknologi yang akan sangat penting untuk keberhasilan reaktor tokamak. Kyoto bermaksud untuk melisensikan SCYLLA Advanced Self-Cooled Blanket-nya kepada perusahaan fusi tokamak untuk menyediakan swasembada tritium, memungkinkan operasi suhu tinggi (~1000 °C) dan mengurangi embrittlement neutron. Perusahaan mengumpulkan $11.7 juta dalam putaran Seri B pada bulan Februari yang dipimpin oleh Coral Capital dan menerima $7 juta dalam perjanjian pinjaman dari Kyoto Bank, Sumitomo, dan MUFG Bank.
