- חברת Commonwealth Fusion Systems התקינה את המגנט הראשון עבור כור ההיתוך SPARC שלה, הראשון מבין 18 מוליכי-על בטמפרטורה גבוהה.
- החברה משתפת פעולה עם Nvidia ו-Siemens כדי ליצור תאום דיגיטלי של הכור, באמצעות בינה מלאכותית וסימולציה תעשייתית מתקדמת.
- CFS גייסה קרוב ל-3.000 מיליארד דולר, כולל סבב גיוס של 863 מיליון דולר בהובלת ענקיות טכנולוגיה כמו גוגל ואנבידיה.
- פרויקט הדגמה של SPARC שואף להתחיל את פעילותו בשנת 2027 ולסלול את הדרך למפעל ARC המסחרי, המתוכנן לתחילת שנות ה-2030.
החברה האמריקאית מערכות היתוך של חבר העמים (CFS), אחת השחקניות הפרטיות הבולטות ביותר במרוץ להיתוך גרעיני, עשתה צעד מפתח לקראת התקן את המגנט הראשון של כור ההדגמה שלך SPARCאבן דרך זו הוכרזה במהלך CES 2026 בלאס וגאס ומאחד את החברה כאחד מפרויקטי המיזוג המתקדמים ביותר בזירה הבינלאומית.
הפרויקט נועד להדגים כי ניתן להשיג יותר אנרגיה מתגובת ההיתוך מאשר מוזרקת לפלזמהמשהו שהמגזר חותר אחריו במשך עשרות שנים. אם CFS יעמוד במפת הדרכים שלו, SPARC תפתח את הדלת לקומת המסחר הראשונה שלה, הנקראת ARC, שמטרתו היא לספק חשמל ללא פליטות לרשת החשמל עד תחילת שנות ה-2030.
מגנט המסוגל לכלוא שמש מיניאטורית
הרכיב המותקן הוא הראשון מבין 18 מגנטים בעלי שדה טורואידי אשר יהוו את העיצוב האופייני בצורת סופגנייה של כור SPARC, סוג של מכשיר המכונה טוקאמקמגנטים בצורת D אלה ייצרו שדה מגנטי חזק במיוחד כדי כדי להגביל ולדחוס את הפלזמה המחוממת יתר על המידה, תערובת החלקיקים הטעונים שבה מתרחשת היתוך.
כל אחד מהמגנטים המוליכים-על הללו בטמפרטורה גבוהה משקלו כ-24 טון ומסוגל לייצר שדה של עד 20 טסלהחזק פי 13 בערך מזה של MRI טיפוסי בבית חולים. לדברי המייסד השותף והמנכ"ל של CFS, בוב מומגארדזהו סוג המגנט "שבתיאוריה, אפשר להשתמש בו כדי להרים נושאת מטוסים", מה שנותן לך מושג על כוחו.
כדי להשיג עוצמה זו, יש לקרר את המגנטים לכ- -253 מעלות צלזיוסכדי שיוכלו להוליך בבטחה זרמים העולים על 30.000 אמפר ללא הפסדים חשמלייםבינתיים, בתוך הטורואיד, הפלזמה תגיע לטמפרטורות העולות על 100 מיליון מעלות צלזיוסחם יותר מאשר פנים השמש, אם כי הוא נמצא בנפח קומפקטי יחסית.
המגנטים מונחים על טבעת נירוסטה ענקית בגודל של כ 75 טון y קוטר של כ-7,3 מטרים (24 רגל) המכונה קריוסטט, הותקן במרץ האחרון במתקני CFS במסצ'וסטס. תוכנית החברה היא לעבור הוספת 17 המגנטים הנותרים בהדרגה והצבת כולם במקומם לפני סוף הקיץ, בתהליך הרכבה שהחברה עצמה מתארת כ"בנג, בנג, בנג" של אבני דרך עוקבות.
תפקידם של מוליכי-על בטמפרטורה גבוהה
ההבדל הטכנולוגי המרכזי בין CFS לדורות קודמים של טוקאמאקים הוא השימוש בו ב מגנטים מוליכי-על בטמפרטורה גבוהה (HTS)חומרים אלה מאפשרים הולכת זרמים גבוהים מאוד ללא הפסדים ועמידה בפני שדות מגנטיים חזקים יותר בנפח קטן יותר, מה שמאפשר תכנון כור. קומפקטי יותר ואולי זול יותר מאשר פרויקטים ציבוריים גדולים מסורתיים.
בעוד שמתקנים כמו ITER באירופה מסתמכים על מגנטים מוליכי-על קונבנציונליים, CFS משתמש סרטי חומר HTS מה שמקל על בניית סלילים קטנים יותר אך חזקים יותר. צמצום גודל זה הוא בסיסי להצלחת תחנות ההיתוך הראשונות. כדאי מבחינה מסחרית ואל תתמקדו רק בניסויים מדעיים יקרים.
החברה מדגישה כי התקנת המגנט הראשון לא רק מאשרת את הטכנולוגיה, אלא גם את יכולתה התעשייתית. מעבר מאבות טיפוס במעבדה ל... ייצור המוני של מגנטים HTS זה מייצג קפיצת מדרגה משמעותית בבגרות, במיוחד ביחס למפעל ARC העתידי, שידרוש שכפול והרחבה של רכיבים אלה בהתאם לקריטריונים תעשייתיים.
למעשה, CFS כבר מיישמת כלי הנדסה דיגיטלית מתקדמים בחברה שלה. מפעל מגנטים בדבנס (מסצ'וסטס)שם היא מייעלת תהליכי ייצור והרכבה באמצעות תוכנה תעשייתית וניתוח נתונים. גישה זו היא רוצה כעת לקחת לשלב הבא בעזרת סימנס ואנבידיה.
תאום דיגיטלי: שילוב של בינה מלאכותית, סימולציה וחומרה
בנוסף להתקדמות הפיזית ב-SPARC, CFS הכריזה על ברית אסטרטגית עם אנבידיה y סימנס לפתח א תאום דיגיטלי של הכור. זהו העתק וירטואלי באיכות גבוהה שישלב נתוני תכנון, מודלים פיזיקליים קלאסיים וכלים מ בינה מלאכותית לשחזר את התנהגות המכונה בצורה הקרובה ביותר למציאות.
בפועל, התאום הדיגיטלי יאפשר לנו לבצע סימולציות, בדיקת השערות והתאמות פרמטרים בסביבה הווירטואלית לפני העברתם לחומרה האמיתית. הרעיון הוא שמהנדסים יכולים לדחוס שנים של ניסויים ידניים לתוך שבועות של אופטימיזציה דיגיטליתהפחתת סיכונים והאצת לוח הזמנים לחיבור המיזוג לרשת החשמל.
עבור חלק ההנדסה וניהול הנתונים, CFS תשתמש בחבילה סימנס אקסלרהכולל כלים כגון NX עבור עיצוב מתקדם ו מרכז הצוות לניהול מחזור חיי מוצר (PLM). בעזרת פתרונות אלה, החברה מייצרת, מקטלגת ומעבדת עיצובים ומכלולים של כורים, אשר לאחר מכן משולבים בזרימות עבודה של סימולציה.
אותם נתונים משולבים לאחר מכן בפלטפורמה Nvidia Omniverse, בהתבסס על התקן דולר פתוחלמזג מודלים עיצוביים עם סימולציות פיזיקליות מסורתיות ומודלים המונעים על ידי בינה מלאכותית. המטרה היא ליצור סביבה מאוחדת שבה ניתן לבצע השוואות בזמן אמת. מדידות ניסיוניות של SPARC עם תוצאות התאום הדיגיטלי ולהתאים את הפעולה תוך כדי תנועה.
בינה מלאכותית תאיץ את הקפיצה של SPARC למפעל ARC
כפי שהסביר מומגארד, התאום הדיגיטלי וכלי למידת מכונה הפכו מתמיכה מזדמנת בתכנון למרכיב מרכזי בפרויקט. הסימולציות המבודדות בהן השתמשה CFS עד כה הופכות למערכת. מחובר באופן רציף למכונה הפיזית, אשר מתפתחת עם כל מדידה חדשה וכל קמפיין ניסיוני.
החברה גם היא משתפת פעולה עם גוגל דיפ-מיינד ופלטפורמות בינה מלאכותית אחרות כדי לייעל כל דבר, החל מבקרת פלזמה ועד לתכנון חומרים ורכיבים. נתון לתנאים קיצוניים. בגישה זו, DeepMind משמש כמעין טייס משנה אינטליגנטי, והתאום הדיגיטלי הנתמך על ידי Omniverse מייצג את אותו "כלי טיס וירטואלי" עליו נבדקים תמרונים לפני ביצועם במטוס האמיתי.
גישה זו מתאימה למגמה רחבה יותר בתחום המיזוגים, ובאופן כללי יותר, בתעשיות מורכבות: להשתמש בבינה מלאכותית ובסימולציה כדי לקצר באופן דרסטי את מחזורי התכנון והבדיקהדו"ח משנת 2024 שסקר את מצב התחום ציין כי כלים אלה יכולים לצמצם את התהליך המסורתי של "עשורים של בניית מכונות ובדיקת רעיונות" ללוחות זמנים ניתנים לניהול הרבה יותר.
במגזר התעשייתי, סימנס מדגישה את השילוב של נתוני ייצור אמיתיים, בינה מלאכותית וזרימות עבודה דיגיטליות מקצה לקצה. זה מבטל הרבה מהאינטואיציה והניסוי והטעייה. אופייני לפרויקטים מורכבים מאודעבור CFS, זה יכול להתבטא במסלול קצר יותר מאב הטיפוס של SPARC להפעלה המסחרית של מפעל ARC.
מימון, הסכמי רכישת חשמל ומירוץ עולמי
כל הפיתוח הטכנולוגי הזה דורש השקעה ניכרת. מאז הקמתו בשנת 2018 כ ספין-אוף של MITחברת Commonwealth Fusion Systems גייסה קרוב ל- 3.000 מיליארד דולרבסבב הגיוס האחרון שלה בסדרה B2 בלבד, גייסה החברה כ- 863 מיליארד, בהשתתפות ענקיות טכנולוגיה כמו אנבידיה, גוגל, קרנות המקושרות ל ביל גייטס ועשרות משקיעים מוסדיים אחרים.
החברה חתמה גם על חלק מההסכמים הסכמי רכישת אנרגיה היתוך גדולים יותר שהוכרז עד כה. ביניהם, חוזה עם גוגל לרכישה 200 מגה-וואט ממפעלי CFS עתידיים, כמו גם הסכם בשווי סביב 1.000 מיליארד דולר עם חברת האנרגיה האיטלקית אני, אחת הקבוצות האירופיות הפעילות ביותר בניטור טכנולוגיות אלו.
התחייבויות ארוכות טווח אלה מצביעות על עניין גובר מצד צרכני חשמל גדולים, במיוחד מרכזי נתונים וחברות הקשורות לבינה מלאכותיתהמחפשים מקורות חשמל יציבים וללא פליטות כדי לתמוך בהתרחבותם. באירופה, האפשרות להחזיק בתחנות כוח היתוך בוגרות החל משנות ה-2030 ואילך נתפסת כתוספת פוטנציאלית להרחבת האנרגיה המתחדשת ורשתות חיבור.
במקביל, CFS מתחרה בפרויקטים פרטיים וציבוריים אחרים בארצות הברית, בריטניה ואזורים אחרים. סטארט-אפים כמו הליון או הבריטים טוקמק אנרג'י, כמו גם יוזמות הקשורות לקבוצות תעשייתיות גדולות, מפתחות קונספטים משלהן של כורים, ובמקרים רבים, משלבות גם תאומים דיגיטליים המבוססים על טכנולוגיית Nvidia.
למרות התחרות הזו, CFS מיצבה את עצמה כאחת השחקניות המרכזיות ממומן טוב יותר ועם לוח זמנים מוגדר יותר לקראת מפעל מסחרי. מחויבותה לטוקאמאק קומפקטי עם מגנטים של HTS ושכבה דיגיטלית חזקה מציבה את הפרויקט בעמדה רלוונטית במערכת האקולוגית של היתוך הגלובלית, עם השלכות ברורות על אספקת החשמל הן בארצות הברית והן, בטווח הבינוני, באירופה.
אם תחזיות החברה נכונות, SPARC תוכל להתחיל לייצר פלזמה ולהדגים רווח אנרגטי נטו לקראת 2027סוללת את הדרך למפעל קֶשֶׁת, שתוכנן בתחילה בווירג'יניה ומטרתו הייתה לתרום בסדר גודל של 400 מגה-וואט לרשת בתחילת שנות ה-2030. תרחיש שבו המיזוג יפסיק להיות "תמיד משהו של 30 שנה בעתיד" ויהפוך ל... אפשרות מוחשית של תמהיל האנרגיה, אטרקטיבי במיוחד עבור מערכת חשמל אירופאית התובענית יותר ויותר מבחינת דה-פחמן ויציבות.
אני חובב טכנולוגיה שהפך את תחומי העניין ה"חנון" שלו למקצוע. ביליתי יותר מ-10 שנים מחיי בטכנולוגיה מתקדמת והתעסקות עם כל מיני תוכניות מתוך סקרנות טהורה. עכשיו התמחיתי בטכנולוגיית מחשבים ומשחקי וידאו. הסיבה לכך היא שכבר יותר מ-5 שנים אני כותב לאתרים שונים בנושאי טכנולוגיה ומשחקי וידאו, ויוצר מאמרים המבקשים לתת לכם את המידע הדרוש לכם בשפה מובנת לכולם.
אם יש לך שאלות, הידע שלי נע מכל מה שקשור למערכת ההפעלה Windows וכן אנדרואיד לטלפונים ניידים. והמחויבות שלי היא אליך, אני תמיד מוכן להקדיש כמה דקות ולעזור לך לפתור כל שאלה שיש לך בעולם האינטרנט הזה.