General Fusion - General Fusion

General Fusion
Type Privat selskap
Industri Fusjonskraft
Grunnlagt 2002 ; 19 år siden ( 2002 )
Grunnlegger Michel Laberge
Hovedkvarter
Burnaby , Britisk Columbia
,
Canada
Nøkkel folk
Antall ansatte
 140
Nettsted www .generalfusion .com

General Fusion er et kanadisk selskap basert i Burnaby , British Columbia , som utvikler en fusjonskraftenhet basert på magnetisert målfusjon (MTF). Fra 2018 utviklet den en prototype som skulle være ferdig innen 2022.

Enheten under utvikling injiserer det magnetiserte målet, en plasmamasse i form av en kompakt toroid , i en sylinder av spinnende flytende metall. Målet er mekanisk komprimert til fusjonsrelevante tettheter og trykk, alt fra et dusin til hundrevis (i forskjellige design) av dampdrevne stempler.

I 2018 publiserte firmaet artikler om en sfærisk tokamak , i stedet for en toroid . Det er uklart om dette representerer en stor designendring. I juni 2021 kunngjorde selskapet at det ville bygge et 70% av fusjonsdemonstrasjonsanlegg i full skala i Storbritannia fra 2022 til 2025 som en del av et offentlig-privat partnerskap med den britiske regjeringen.

Organisasjon

Ledergruppen består av Christofer M. Mowry, administrerende direktør (administrerende direktør), Greg Twinney, økonomisjef (CFO), Michel Laberge , vitenskapelig sjef (CSO), og Ryan Guerrero, teknisk sjef (CTO).

Mowry var administrerende direktør og styreleder i General Synfuels International. Før det grunnla og drev han Generation mPower , et selskap som solgte små modulære reaktorer (SMR), en kjernekraftteknologi. Han fungerte som president for Babcock & Wilcox (B&W) Nuclear Energy og driftssjef (COO) i WSI.

Laberge har flere ansvarsområder hos General Fusion, inkludert å bygge partnerskap med internasjonale forskningsinstitusjoner, og føre tilsyn med partnerskap med myndigheter og andre selskaper, og teknologiutviklingsstrategi. Tidligere var han med på å grunnlegge boliger for etterspørselsteknologiselskap Energate, Inc. Han jobbet også som designingeniør med robotsystemer for Den internasjonale romstasjonen (ISS).

Styret ledes av Frederick W. Buckman Sr., tidligere administrerende direktør i Consumers Power . Rådgiver for styret er en vitenskapelig rådgivende komité som inkluderer Carol M. Browner , fysiker T. Kenneth Fowler og astronaut Mark Kelly .

Teknologi

Diagram over General Fusion kraftverk

General Fusions magnetiserte målfusjonssystem bruker en ~ 3 meter sfære fylt med en blanding av smeltet flytende bly og litium. Væsken er spunnet og skaper et vertikalt hulrom i midten av sfæren. Denne virvelstrømmen etableres og vedlikeholdes av et eksternt pumpesystem; væske strømmer inn i sfæren gjennom tangentielt rettet porter ved ekvator og går radialt ut gjennom porter nær sfærens poler.

En plasmainjektor er festet til toppen av sfæren, hvorfra en puls av magnetisk begrenset deuterium - tritium plasmabrennstoff injiseres i midten av virvelen. Noen få milligram gass brukes per puls. Gassen blir ionisert av en bank av kondensatorer for å danne en spheromak plasma (selvstendig begrenset magnetiserte plasma- ringer) som består av deuterium-tritium brensel.

Utsiden av sfæren er dekket med dampstempler, som presser det flytende metallet og kollapser virvelen og derved komprimerer plasmaet. Komprimeringen øker tettheten og temperaturen til plasmaet til området der drivstoffatomene smelter sammen, og frigjør energi i form av raske nøytroner og alfapartikler .

Stempler for plasmakomprimering

Denne energien varmer opp det flytende metallet, som deretter pumpes gjennom en varmeveksler for å generere elektrisitet via en dampturbin. Plasmaformings- og komprimeringsprosessen gjentas og det flytende metallet pumpes kontinuerlig gjennom systemet. Noe av dampen resirkuleres for å drive stemplene.

I tillegg til sin rolle i komprimering av plasmaet, beskytter den flytende metallforingen kraftverkstrukturen mot nøytroner som frigjøres av deuterium-tritium-fusjonsreaksjonen, og overvinner problemet med strukturell skade på plasma-vendte materialer . Litiumet i blandingen avler tritium.

Linus

Hovedartikkel: Linus (fusjonseksperiment)
Plasmainjektor

General Fusions tilnærming er basert på Linus-konseptet utviklet av United States Naval Research Laboratory (NRL) fra 1972. Forskere ved NRL foreslo en tilnærming som beholder mange av fordelene med foringskomprimering for å oppnå småskala, høy-energi-tetthet fusjon.

I Linus -konseptet imploderes en roterende flytende litiumforing mekanisk, og bruker høytrykkshelium som energikilde. Foringen fungerer som et sylindrisk stempel for å komprimere et magnetisk begrenset plasma adiabatisk til fusjonstemperatur og relativt høy tetthet (~ 10 17 ioner.cm −3 ). I den påfølgende ekspansjonen blir plasmaenergien og fusjonsenergien som bæres av fangede alfapartikler direkte gjenvunnet, noe som gjør den mekaniske syklusen selvbærende.

Det flytende metallet fungerer både som en komprimeringsmekanisme og varmeoverføringsmekanisme, slik at energien fra fusjonsreaksjonen kan fanges opp som varme. Linus-forskere forventet at foringen også kunne brukes til å avle tritiumdrivstoff til kraftverket, og ville beskytte maskinen mot nøytroner med høy energi.

I følge Laberge kunne Linus ikke tidskomprimere riktig ved å bruke tidens teknologi. Raskere datamaskiner gir nødvendig timing. Imidlertid ble forskjellige Linus -enheter uten tidsbegrensninger, inkludert systemer som bruker enkeltstempler, bygget under eksperimentelle løp på 1970 -tallet og demonstrerte fullt reversible kompresjonsslag.

Historie

Firmaet ble grunnlagt i 2002 av tidligere fysiker og hovedingeniør Michel Laberge i Creo Products . Han tok en doktorgrad. i fysikk fra University of British Columbia i 1990, og fullførte forskning ved École Polytechnique og National Research Council of Canada. Før grunnleggelsen Generelt Fusion, jobbet Laberge som senior fysiker og rektor ingeniør på Creo produkter i ni år.

Et proof-of-concept prototype komprimeringssystem ble konstruert i 2013 med 14 stempler i full størrelse rundt en sfærisk kompresjonskammer på 1 meter i diameter for å demonstrere pneumatisk kompresjon og kollaps av en flytende metallvirvel.

Omtrent 2013 ble pneumatiske stempler brukt til å lage en konvergerende sfærisk bølge for å komprimere plasmaet. Hvert system besto av et hammerstempel på 100 kg, 30 cm i diameter, drevet ned i en 1 m lang boring av trykkluft. Hammerstemplet traff en ambolt i enden av boringen og genererte en akustisk puls med stor amplitude som ble overført til det flytende metallet i kompresjonskammeret. For å lage en sfærisk bølge måtte timingen for disse angrepene kontrolleres til innen 10 µs. Firmaet registrerte sekvenser av påfølgende skudd med slaghastigheter på 50 m/s og timing synkronisert innen 2 µs.

Fra starten til 2016 bygde firmaet mer enn et dusin plasmainjektorer. Disse inkluderer store totrinnsinjektorer med formasjons- og magnetiske akselerasjonsseksjoner (kalt "PI" -eksperimenter), og tre generasjoner med mindre, ett-trinns formasjonsinjektorer (MRT, PROSPECTOR og SPECTOR). Firmaet publiserte forskning som demonstrerte SPECTORs levetid på opptil 2 millisekunder og temperaturer over 400 eV.

Fra 2016 hadde firmaet utviklet kraftverkets undersystemer, inkludert plasmainjektorer og kompresjonsdriverteknologi. Patenter ble tildelt i 2006 for en fusjonsenergireaktordesign, og muliggjørende teknologier som plasmacceleratorer (2015), metoder for å lage flytende metallvirvler (2016) og litiumfordamper (2016).

I 2016 brukte GF -designen kompakte toroidplasmaer dannet av en koaksial Marshal -pistol (en type plasmaskinnegevær ), med magnetfelt støttet av interne plasmastrømmer og virvelstrømmer i flux -konserverveggen. I 2016 rapporterte firmaet plasma -levetid på opptil 2 millisekunder og elektrontemperaturer over 400 eV (4800 000 grader C).

Fra desember 2017 hadde PI3 plasmainjektoren tittelen som verdens kraftigste plasmainjektor, ti ganger kraftigere enn forgjengeren. Enheten brukte et 15 tonn flytende blyreservoar, pumpet med 100 kg/s for å danne en virvel inne i et sfærisk kompresjonskammer med en diameter på 1 meter.

Fra 2021 hadde firmaet omtrent 140 ansatte og hadde samlet inn over 150 millioner dollar i finansiering fra et globalt syndikat av investorer. Selskapet ble enige om å bygge et demonstrasjonsanlegg i Oxfordshire , i Culham , sentrum for Storbritannias kjernefysiske FoU. Anlegget var planlagt å være 70% av størrelsen på en kommersiell reaktor og være ferdig innen 2025. Storbritannias statlige finansiering ble hevdet å være "veldig meningsfylt" og den totale kostnaden for anlegget er omtrent $ 400 millioner. Selskapet hevdet å ha validert alle de enkelte komponentene for demonstrasjonsreaktoren.

Forskningssamarbeid

  • Microsoft : I mai 2017 kunngjorde General Fusion og Microsoft et samarbeid for å utvikle en datavitenskapelig plattform basert på Microsofts Azure cloud computing -system. En andre fase av prosjektet var å bruke maskinlæring på dataene, med det mål å oppdage innsikt i oppførselen til høytemperaturplasmaer. Det nye beregningsprogrammet vil gjøre det mulig for General Fusion å gruve over 100 terabyte med data fra postene til over 150 000 eksperimenter. Det var å bruke disse dataene for å optimalisere designene til fusjonssystemets plasmainjektor, stempeloppstilling og drivstoffkammer. Under dette samarbeidet skulle Microsoft Develop Experience Team bidra med sin erfaring og ressurser innen maskinlæring, datahåndtering og cloud computing.
  • Los Alamos nasjonale laboratorium : General Fusion inngikk en samarbeidende forsknings- og utviklingsavtale (CRADA) med det amerikanske energidepartementets Los Alamos nasjonale laboratorium for magnetisert målfusjonsforskning.
  • McGill University : I 2017 anskaffet McGill University og General Fusion en Engage Grant fra Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada for å studere General Fusions teknologi. Spesielt var prosjektet å bruke McGills diagnostiske evner til å utvikle teknikker for å forstå oppførselen til den flytende metallveggen under plasmakomprimering og hvordan det kan påvirke plasmaet.
  • Princeton Plasma Physics Laboratory : I 2016 opprettet de to en MHD -simulering av komprimering under MTF -eksperimenter
  • Queen Mary University of London : I 2015 finansierte General Fusion en forskningsstudie om high fidelity-simuleringer av ikke-lineær lydutbredelse i flerfasede medier av kjernefusjonsreaktor forfulgt ved bruk av QMUL CLithium- og Y-koder.
  • Hatch Ltd : General Fusion og Hatch Ltd. ble med i 2015 for å lage et fusjonsenergidemonstrasjonssystem. Prosjektet hadde som mål å konstruere og demonstrere, i kraftverksskala, de primære undersystemene og fysikken som ligger til grunn for General Fusion teknologi, inkludert deres proprietære Magnetized Target Fusion (MTF) teknologi. Simuleringsmodeller vil bli brukt til å bekrefte at dette fusjonsenergisystemet er kommersielt og teknisk levedyktig i stor skala.
  • Culham Center for Fusion Energy : I juni 2021 kunngjorde General Fusion at de ville godta den britiske regjeringens tilbud om å være vertskap for verdens første omfattende offentlig-private partnerskapsfusjonsdemonstrasjonsanlegg på Culham. Anlegget vil bli bygget fra 2022 til 2025 og er ment å være ledende for kommersielle pilotanlegg i slutten av 2025 -årene. Anlegget vil være 70% av full skala og forventes å oppnå et stabilt plasma på 150 millioner grader ved bruk av deuteriumdrivstoff.

Finansiering

Fra 2021 hadde General Fusion mottatt 300 millioner dollar i finansiering.

Institusjonell finansiering

Investorer inkludert Chrysalix risikovillig kapital , er Business Development Bank of Canada -a kanadiske føderale Crown aksjeselskap , Bezos Expeditions , Cenovus Energy , Pender Ventures, Khazanah Nasional -a malaysiske statlige investeringsfond , og Sustainable Development Technology Canada (STDC).

Chrysalix Energy Venture Capital, et venturekapitalfirma i Vancouver, ledet en finansieringsrunde på 1,2 millioner dollar i 2007. Andre kanadiske venturekapitalfirmaer som deltok i seed-runden var GrowthWorks Capital og BDC Venture Capital .

I 2009 ble et konsortium ledet av General Fusion tildelt 13,9 millioner dollar av SDTC for å gjennomføre et fireårig forskningsprosjekt om "Acoustically Driven Magnetized Target Fusion"; SDTC er en stiftelse etablert av den kanadiske regjeringen. Det andre medlemmet i konsortiet er Los Alamos National Laboratory .

En serie B i 2011 hentet inn 19,5 millioner dollar fra et syndikat inkludert Bezos Expeditions, Braemar Energy Ventures, Business Development Bank of Canada, Cenovus Energy, Chrysalix Venture Capital, Entrepreneurs Fund og Pender Ventures.

I mai 2015 ledet regjeringen i Malaysias suverene formuefond, Khazanah Nasional Berhad , en finansieringsrunde på 27 millioner dollar.

SDTC tildelt Generelt Fusion ytterligere C $ 12.75 million mars 2016 til for prosjektet "Demonstrasjon av fusjonsenergi teknologi" i et konsortium med McGill University (Shock Wave Physics Group) og Hatch Ltd .

I oktober 2018 kunngjorde den kanadiske ministeren for innovasjon, vitenskap og økonomisk utvikling, Navdeep Bains at den kanadiske regjeringens strategiske innovasjonsfond ville investere 49,3 millioner dollar i General Fusion.

I desember 2019 hevet Generelt Fusion $ 65 millioner i Serie E egenkapitalfinansiering fra Singapore ‘s Temasek Holdings , Bezos og Chrisalix, samtidig med en annen $ 38 millioner fra Canadas Strategic Innovation Fund . Firmaet sa at midlene ville tillate det å begynne med design, konstruksjon og drift av Fusion Demonstration Plant.

I januar 2021 kunngjorde selskapet finansiering av Shopify -grunnlegger Tobias Lütkes Thistledown Capital.

Crowdsourced innovasjoner

Fra og med 2015 gjennomførte firmaet tre crowdsourcing- utfordringer gjennom Waltham , Massachusetts-baserte firma Innocentive .

Den første utfordringen var Method for Sealing Anvil Under Repetitive Impacts Against Smelt Metal. General Fusion skaffet med suksess en løsning for "robust tetningsteknologi" som var i stand til å tåle ekstreme temperaturer og gjentatt hamring, for å isolere værene fra det flytende metallet som fyller sfæren. Firmaet tildelte Kirby Meacham, en MIT-utdannet maskiningeniør fra Cleveland, Ohio, prisen på 20 000 dollar.

En annen utfordring, Data-Driven Prediction of Plasma Performance, begynte i desember 2015 med sikte på å identifisere mønstre i firmaets eksperimentelle data som ville tillate det å forbedre ytelsen til plasmaet ytterligere.

Den tredje utfordringen løp i mars 2016, og søkte en metode for å få en betydelig strøm til å hoppe et gap på 5-10 cm i løpet av noen hundre mikrosekunder, og fikk tittelen "Fast Current Switch in Plasma Device". En pris på $ 5000 ble tildelt en post-doktorgradsforsker ved Notre Dame .

Se også

Referanser

Opplesninger

Eksterne linker