Společnost Commonwealth Fusion Systems instaluje první magnet pro reaktor SPARC a urychluje tak závod o komerční fúzi.

Americká společnost Systémy fúze Commonwealthu (CFS), jeden z nejvýznamnějších soukromých hráčů v závodě o jadernou fúzi, učinil klíčový krok směrem k… nainstalujte první magnet vašeho demonstračního reaktoru SPARCTento milník byl oznámen během Veletrh CES 2026 v Las Vegas a upevňuje tak pozici společnosti jako jednoho z nejpokročilejších fúzních projektů na mezinárodní scéně.

Cílem projektu je ukázat, že je možné získat více energie z fúzní reakce, než je vstřikováno do plazmatuNěco, o co tento sektor usiluje již celá desetiletí. Pokud CFS splní svůj plán, SPARC otevře dveře do svého prvního komerčního patra s názvem ARC, jehož cílem je dodávat do sítě bezemisní elektřinu do začátku 30. let 21. století.

Magnet schopný udržet miniaturní slunce

Nainstalovaná komponenta je první z 18 toroidních magnetů který bude tvořit charakteristický tvar koblihy pro reaktor SPARC, typ zařízení známého jako tokamakTyto magnety ve tvaru D vytvářejí extrémně intenzivní magnetické pole, které omezit a stlačit přehřátou plazmu, směs nabitých částic, kde dochází k fúzi.

Každý z těchto vysokoteplotních supravodivých magnetů Váží kolem 24 tun a je schopen produkovat pole až do 20 teslasůasi 13krát silnější než typická nemocniční magnetická rezonance. Podle spoluzakladatele a generálního ředitele společnosti CFS, Bob MumgaardJe to typ magnetu, „který by se teoreticky dal použít ke zvednutí letadlové lodi“, což vám dává představu o jeho síle.

Pro dosažení této intenzity musí být magnety ochlazeny na přibližně -253 °Caby mohli bezpečně vést proudy přesahující 30 000 ampérů bez elektrických ztrátMezitím uvnitř toroidu plazma dosáhne teplot přesahujících 100 milionů stupňů Celsiateplejší než vnitřek Slunce, i když je obsažen v relativně kompaktním objemu.

Magnety spočívají na obrovském prstenci z nerezové oceli o hmotnosti přibližně 4 400 tun y 24 stop (přibližně 7,3 metru) v průměru, známý jako kryostat, instalovaný v březnu loňského roku v zařízeních CFS v Massachusetts. Společnost má v plánu přejít Postupné přidávání zbývajících 17 magnetů a jejich upevnění na místě před koncem léta, v montážním procesu, který sama společnost popisuje jako „prásk, prásk, prásk“ po sobě jdoucích milníků.

Úloha vysokoteplotních supravodičů

Klíčovým technologickým rozdílem mezi CFS a předchozími generacemi tokamaků je použití vysokoteplotní supravodivé (HTS) magnetyTyto materiály umožňují přenos velmi vysokých proudů bez ztrát a odolávají silnějším magnetickým polím v menším objemu, což umožňuje navrhnout reaktor kompaktnější a potenciálně levnější než tradiční velké veřejné projekty.

Zatímco zařízení jako ITER v Evropě se spoléhají na konvenční supravodivé magnety, CFS používá Pásky z materiálu HTS což usnadňuje konstrukci menších, ale výkonnějších cívek. Toto zmenšení velikosti je zásadní pro úspěch prvních fúzních elektráren. komerčně životaschopné a nezaměřujte se pouze na nákladné vědecké experimenty.

Společnost zdůrazňuje, že instalace prvního magnetu nejen potvrzuje technologii, ale také její průmyslovou kapacitu. Přechod od laboratorních prototypů k hromadná výroba HTS magnetů To představuje významný skok v pokročilosti, zejména ve vztahu k budoucímu závodu ARC, který bude vyžadovat replikaci a škálování těchto komponent podle průmyslových kritérií.

CFS ve skutečnosti již ve svých továrna na magnety v Devens (Massachusetts)kde optimalizuje výrobní a montážní procesy pomocí průmyslového softwaru a analýzy dat. Právě tento přístup chce nyní s pomocí společností Siemens a Nvidia posunout na další úroveň.

Digitální dvojče: propojení umělé inteligence, simulace a hardwaru

Kromě fyzického pokroku ve SPARC oznámila společnost CFS strategickou alianci s Nvidia y Siemens vyvinout digitální dvojče reaktoru. Jedná se o vysoce věrnou virtuální repliku, která bude integrovat konstrukční data, klasické fyzikální modely a nástroje z umělá inteligence pro reprodukci chování stroje co nejblíže realitě.

V praxi nám digitální dvojče umožní provádět simulace, testování hypotéz a úpravy parametrů ve virtuálním prostředí před jejich přenosem do skutečného hardwaru. Myšlenka je taková, že inženýři mohou zkomprimovat roky manuálního experimentování do pouhých týdny digitální optimalizacesnížení rizik a urychlení časového harmonogramu pro připojení fúze k elektrické síti.

Pro inženýrskou část a část správy dat bude CFS používat balíček Siemens Xceleratorkterý zahrnuje nástroje jako například NX pro pokročilý design a Teamcenter pro řízení životního cyklu produktů (PLM). Díky těmto řešením společnost generuje, katalogizuje a zpracovává návrhy a sestavy reaktorů, které jsou následně začleněny do simulačních pracovních postupů.

Stejná data jsou poté integrována do platformy. Nvidia Omniverse, na základě standardu OpenUSDsloučit konstrukční modely s tradičními fyzikálními simulacemi a modely s využitím umělé inteligence. Cílem je vytvořit jednotné prostředí, kde lze provádět porovnávání v reálném čase. experimentální měření SPARC s výsledky digitálního dvojčete a upravovat provoz za chodu.

Umělá inteligence urychlí přechod SPARCu na závod ARC

Jak vysvětlil Mumgaard, digitální dvojče a nástroje strojového učení se z příležitostné podpory návrhu staly ústřední součástí projektu. Izolované simulace, které CFS doposud používal, se transformují do systému. nepřetržitě připojen k fyzickému počítači, který se vyvíjí s každým novým měřením a každou experimentální kampaní.

Společnost také Spolupracuje s Google DeepMind a dalšími platformami umělé inteligence na optimalizaci všeho od řízení plazmatu až po návrh materiálů a komponent. vystaveni extrémním podmínkám. V tomto přístupu DeepMind funguje jako jakýsi inteligentní kopilot a digitální dvojče podporované Omniverse představuje ono „virtuální letadlo“, na kterém se manévry testují před provedením ve skutečném letadle.

Tento přístup odpovídá širšímu trendu v sektoru fúzí a obecněji v komplexních odvětvích: použijte umělou inteligenci a simulaci k drasticky zkrátit cykly návrhu a testováníZpráva z roku 2024, která hodnotila stav oboru, uvádí, že tyto nástroje mohou zkrátit tradiční proces „desetiletí výroby strojů a testování nápadů“ na mnohem lépe zvládnutelné časové rámce.

V průmyslovém sektoru Siemens zdůrazňuje kombinaci reálných výrobních dat, umělé inteligence a komplexních digitálních pracovních postupů. Eliminuje to velkou část intuice a metody pokus-omyl. typické pro vysoce složité projektyPro CFS by se to mohlo promítnout do kratší cesty od prototypu SPARC ke komerčnímu provozu elektrárny ARC.

Financování, dohody o nákupu energie a globální závod

Veškerý tento technologický vývoj vyžaduje značné investice. Od svého vzniku v roce 2018 jako odštěpení MITSpolečnost Commonwealth Fusion Systems zvýšila téměř 3.000 milionů dolarůJen v posledním kole série B2 společnost získala přibližně 863 miliard, za účasti technologických gigantů, jako je např. Nvidia, Google, finanční prostředky spojené s Bill Gates a desítky dalších institucionálních investorů.

Společnost také podepsala některé z větší dohody o nákupu energie z fúze oznámených dosud. Mezi nimi je smlouva se společností Google o akvizici 200 megawattů z budoucích elektráren CFS, jakož i dohoda oceňovaná kolem 1.000 milionů dolarů s italskou energetickou společností Eni, jedné z nejaktivnějších evropských skupin v monitorování těchto technologií.

Tyto dlouhodobé závazky poukazují na rostoucí zájem velkých spotřebitelů elektřiny, zejména datová centra a společnosti související s umělou inteligencíTyto země hledají stabilní a bezemisní zdroje elektřiny, které by poháněly jejich expanzi. V Evropě je vyhlídka na to, že od 30. let 21. století budou k dispozici vyspělé jaderné elektrárny, vnímána jako potenciální doplněk k rozšiřování obnovitelných zdrojů energie a propojovacích sítí.

Zároveň CFS konkuruje dalším soukromým i veřejným projektům ve Spojených státech, Spojeném království a dalších regionech. Startupy jako např. Helion nebo Britové Energie tokamaku, stejně jako iniciativy spojené s velkými průmyslovými skupinami, vyvíjejí vlastní koncepty reaktorů a v mnoha případech také začleňují digitální dvojčata založená na technologii Nvidia.

Navzdory této konkurenci se CFS etablovala jako jeden z klíčových hráčů lépe financované a s definovanějším časovým harmonogramem směrem ke komerčnímu závodu. Jeho závazek ke kompaktnímu tokamaku s HTS magnety a výkonnou digitální vrstvou staví projekt na relevantní místo v globálním ekosystému fúze s jasnými důsledky pro dodávky elektřiny jak ve Spojených státech, tak ve střednědobém horizontu i v Evropě.

Pokud jsou prognózy společnosti správné, SPARC by mohl začít s výrobou plazmatu a prokázat čistý energetický zisk směrem k... 2027, čímž připravuje cestu pro rostlinu OBLOUK, původně plánovaný ve Virginii a jehož cílem bylo přispět v pořadí 400 megawattů do sítě na začátku 30. let 21. století. Scénář, ve kterém by fúze přestala být „vždy něčím, co se děje až za 30 let“ a stala by se hmatatelná možnost energetického mixu, což je obzvláště atraktivní pro evropskou elektrizační soustavu, která klade stále větší nároky na dekarbonizaci a stabilitu.

Související článek:

Femtosekundové UV-C laserové pulzy: nový základ ultrarychlé fotoniky

Alberto Navarro

Jsem technologický nadšenec, který ze svých „geekovských“ zájmů udělal profesi. Strávil jsem více než 10 let svého života používáním nejmodernějších technologií a vrtáním se všemi druhy programů z čisté zvědavosti. Nyní se specializuji na počítačovou techniku ​​a videohry. Je to proto, že již více než 5 let píšu pro různé webové stránky o technologiích a videohrách a tvořím články, které se vám snaží poskytnout informace, které potřebujete, v jazyce, který je srozumitelný všem.

Pokud máte nějaké dotazy, mé znalosti sahají od všeho, co se týká operačního systému Windows a také Androidu pro mobilní telefony. A můj závazek je vůči vám, jsem vždy ochoten strávit pár minut a pomoci vám vyřešit jakékoli otázky, které můžete mít v tomto internetovém světě.