Febbre da fusione: un confronto con la realtà nella corsa multimiliardaria per reinventare l’energia e salvare il pianeta

Il settore della fusione nucleare è caldo.
Forse non 100 milioni di gradi Celsius – che è il tipo di temperatura strabiliante necessaria per rendere possibile questa fonte di energia futuristica – ma l’industria è in fermento.
L’energia da fusione potrebbe fornire una fonte quasi infinita di energia priva di emissioni di carbonio e contribuire a salvare il pianeta dai cambiamenti climatici.
Le aziende nel Pacifico nord-occidentale e altrove stanno raccogliendo miliardi per perseguire il sogno con investimenti da parte di pesi massimi della tecnologia come Bill Gates, Jeff Bezos e il CEO di OpenAI Sam Altman.
Nonostante lo slancio finanziario e le scoperte scientifiche che hanno fatto notizia, rimangono enormi ostacoli.
In effetti, nessuna azienda produttrice di fusione ha ancora raggiunto l’obiettivo essenziale di ottenere dalle reazioni di fusione più energia di quanta ne immetta.
"Si potrebbe dire che alcuni concetti sono sopravvalutati perché non hanno la base scientifica che meriterebbe la quantità di capitale che vi viene investita", ha affermato Phil Larochelle, un investitore nella fusione e partner della Breakthrough Energy Ventures guidata da Gates.
"Ma penso che ci siano un sacco di concetti di fusione davvero legittimi là fuori che meritano molta più attenzione." O come ha detto l'anno scorso Sibylle Günter, direttrice scientifica dell'Istituto Max Planck per la fisica del plasma, in una trasmissione di Bloomberg: “Ci sono molti soldi in queste aziende ed è molto interessante ed emozionante.
Ce ne sono alcuni che amo davvero e di altri preferirei ridere.
La posta in gioco non è una cosa da ridere.
Il timore è che le società di fusione che fanno promesse stravaganti possano minare il sostegno a coloro che registrano progressi reali.
Il settore ha lottato per scrollarsi di dosso gli imbarazzanti fallimenti del passato, compreso il flop della fusione fredda degli anni ‘80 e la battuta ricorrente secondo cui l’energia da fusione sarebbe sempre stata “20 anni nel futuro”.
Alcuni critici temono di sprecare i soldi dei contribuenti mentre i governi di tutto il mondo investono miliardi di dollari nella ricerca sulla fusione.
Altri si oppongono all’estrazione di risorse da tecnologie già collaudate – inclusa la fissione nucleare – per una soluzione che potrebbe essere ancora lontana decenni.
Il Pacifico nord-occidentale è un hub per il settore e ha recentemente ospitato la sua terza Fusion Week annuale.
Ci sono sei società di fusione nella regione: Helion Energy, Zap Energy, Avalanche Energy e General Fusion stanno tutte lavorando per generare energia da fusione; mentre Kyoto Fusioneering ed ExoFusion vogliono commercializzare la tecnologia.
Considerato l’enorme potenziale, secondo PitchBook le società di fusione hanno raccolto 7 miliardi di dollari in investimenti pubblici e privati, di cui circa il 70% a partire dal 2021.
Le aziende stanno siglando partnership per fornire elettricità ai clienti aziendali e un accordo con il Pentagono per alimentare veicoli spaziali entro la fine del decennio.
Ma con miliardi di dollari e molti decenni di esperienza nel campo della tecnologia, la domanda chiave rimane: la fusione è eccessiva e inadeguata, o queste solide scommesse con grandi profitti sono dietro l’angolo? Una questione di tempismo La fusione è ciò che alimenta il sole e le stelle.
Produce energia dalla frantumazione degli atomi, essenzialmente l'opposto delle reazioni di fissione che dividono gli atomi che alimentano gli odierni reattori nucleari.
Generare la fusione richiede condizioni estremamente calde e dense e il mantenimento di uno stato della materia altamente energizzato chiamato plasma.
I ricercatori utilizzano varie combinazioni di magneti ultra potenti, laser e correnti elettriche che creano campi magnetici per produrre la fusione.
Mentre l’energia da fusione è sfuggita agli scienziati, le reazioni di fusione no.
Negli anni '30, i ricercatori dimostrarono per la prima volta la fusione presso l'Università di Cambridge.
Nel 2020, il Guinness World Records ha ritenuto un ragazzo di 12 anni del Tennessee la persona più giovane ad aver compiuto l'impresa.
Un rapporto del 2023 della Fusion Industry Association riporta che ci sono 43 aziende che perseguono la fusione, rispetto alle 33 dell’anno precedente.
CORRELATO: Il Pacifico nord-occidentale è un hub per le aziende di fusione che inseguono il “Santo Graal” dell’energia.
Ma gli esperti degli impianti di fusione guidati dal governo negli Stati Uniti e all’estero hanno previsto che la generazione di energia dai reattori commerciali non avverrà per decenni.
Omar Hurricane, capo scienziato del Lawrence Livermore National Laboratory, ha dichiarato quest'estate a Scientific American che "non sarà praticabile nei prossimi 10 o 20 anni, quindi abbiamo bisogno di altre soluzioni".
Il giornalista e critico vocale della fusione Charles Seife è arrivato al punto di paragonare le promesse del settore alle vuote affermazioni spacciate da Elizabeth Holmes, l'ex amministratore delegato di Theranos condannato.
Anche guardando solo alle aziende del Pacifico nord-occidentale, si trova una scia di traguardi mancati.
General Fusion è stata lanciata nel 2002 ed è uno dei primi sforzi commerciali a livello mondiale.
Una pagina Wikimedia traccia numerose scadenze mancate.
Tornano ai piani per un reattore sperimentale che entro il 2006 raggiungerebbe il “pareggio scientifico” – una pietra miliare fondamentale per produrre più energia di quella necessaria per creare la fusione.
Quasi dieci anni fa, Helion prevedeva di raggiungere il pareggio scientifico entro il 2017.
Zap sperava di arrivarci quest’anno, anche se quasi certamente non ci riuscirà.
Spingere il campo in avanti Le società di fusione affermano che gli obiettivi affondati non dovrebbero danneggiare il settore.
"La natura di questo business è che devi fissare obiettivi ambiziosi", ha affermato Mike Donaldson, vicepresidente senior dello sviluppo tecnologico di General Fusion.
“Devono essere realistici, non possono essere fantasiosi.
Ma penso che dobbiamo tutti riconoscere che la strada verso il successo è incerta”.
I sostenitori sottolineano i progressi significativi compiuti nei laboratori nazionali e nelle singole aziende.
Nel dicembre 2022, il National Ignition Facility (NIF) del Lawrence Livermore National Laboratory ha raggiunto il pareggio scientifico, per poi raggiungerlo altre due volte quest’anno.
Il risultato ha finalmente dimostrato la teoria secondo cui la fusione sulla Terra potrebbe produrre energia netta.
Le società commerciali segnalano regolarmente progressi che spingono il settore verso la generazione di elettricità, alcune pubblicando i loro progressi su riviste peer-reviewed.
L’amministrazione Biden ha creato un programma di finanziamento basato su pietre miliari per promuovere l’energia da fusione, con Zap recentemente selezionato tra i suoi otto vincitori.
"Potrebbero esserci momenti in cui non raggiungiamo qualche traguardo annunciato, ma ciò non significa che siamo fuori dal percorso critico", ha affermato AJ Kantor, capo dello staff di Zap.
"Questo è ciò che è veramente importante", ha continuato.
"Se hai una scienza sottoposta a revisione paritaria, se hai qualcosa che dimostra che hai un percorso da seguire e che stai tracciando quel percorso…
c'è molto di più, lo chiameremo perdono, nella mente delle persone che capiscono che non lo fai." non è solo una fusione “magica” con l’esistenza.” Come giudicare La scienza della fusione è roba esoterica con aziende private che tutelano attentamente la loro proprietà intellettuale.
È difficile per gli estranei valutare la fattibilità delle diverse tecnologie.
Per Larochelle, di Breakthrough Energy Ventures, le pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria sono state essenziali nella decisione di investire in quattro iniziative: Zap, Commonwealth Fusion Systems, Type One Energy e Xcimer.
"Se non sei disposto a presentare la tua teoria, i tuoi esperimenti e le tue misurazioni per una revisione generale da parte della comunità scientifica in modo che le persone possano esaminare i tuoi risultati con la giusta dose di scetticismo, allora non ci sentiamo di poter garantire la scienza”, ha detto Larochelle.
Tra le aziende del Pacifico nordoccidentale, Zap ha 19 pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria dal suo lancio nel 2017.
General Fusion ne ha pubblicate 20 nei suoi due decenni.
Avalanche non ha pubblicazioni, ma ha nuovi finanziamenti che consentiranno alla società di sottoporre documenti per la revisione, ha affermato recentemente il co-fondatore Robin Langtry.
Helion, dieci anni, ha pubblicato solo due articoli, uno dei quali è uscito la scorsa estate.
Dopo la sua prima pubblicazione nel 2015, un sito web cinese ha pubblicato l'immagine di un dispositivo di fusione che aveva una preoccupante somiglianza con la tecnologia di Helion, ha affermato Jessie Barton, direttrice delle comunicazioni di Helion.
"Se pubblichiamo troppo, stiamo mettendo noi stessi a rischio, non solo come Helion ma come paese, di perdere il nostro vantaggio nella corsa alla fusione", ha detto Barton.
Nonostante la sua opacità pubblica, Helion ha lavorato con investitori che cercavano una convalida esterna della tecnologia, ha detto Barton, e la società ha ottenuto 612 milioni di dollari in capitale di rischio più due contratti per l’acquisto di energia.
"I rischi maggiori" Nel prossimo futuro, le aziende produttrici di fusione avranno la possibilità di fermare gli oppositori o di tornare indietro rispetto ai traguardi appena mancati.
Helion è il primo a salire.
L'anno prossimo la società prevede di iniziare a utilizzare Polaris, il suo dispositivo di fusione di settima generazione attualmente in costruzione a Everett, nello stato di Washington.
Helion spera che Polaris sia il primo dispositivo di fusione in assoluto a produrre elettricità.
Allo stesso tempo, mira a gettare le basi per quello che potrebbe essere il primo reattore a fusione commerciale al mondo in una località non ancora rivelata a Washington.
Per lanciare il progetto, Helion e Microsoft hanno firmato un accordo in cui Microsoft ha accettato di acquistare energia dalla centrale e Helion rischia sanzioni finanziarie se non la fornisce.
L'installazione del reattore è prevista entro il 2028.
"Sappiamo che stiamo fissando obiettivi aggressivi", ha detto Barton.
Ma considerati i molti anni necessari per ottenere l’approvazione normativa e consentire l’immissione di nuova energia sulla rete, Helion ritiene che sia necessario, ha affermato.
Avalanche, il relativamente nuovo ragazzo sul blocco, è stata fondata da due ex ingegneri di Blue Origin nel 2018.
L'anno scorso la startup è uscita dallo stealth e ha rapidamente ottenuto un contratto del Pentagono con la Defense Innovation Unit per sviluppare un dispositivo di fusione per alimentare veicoli spaziali.
L'accordo prevede che Avalanche fornisca una dimostrazione della sua tecnologia nel 2027, ma ciò dipende dal programma federale che riceve finanziamenti per passare dagli studi alla costruzione di hardware.
Nonostante le incertezze sulla fusione e i risultati discontinui, Larochelle rimane fiduciosa che la scienza alla fine possa dare risultati.
L’incognita importante, ha detto, è il finanziamento.
"Ci sono un sacco di concetti che sembrano davvero promettenti", ha detto Larochelle.
“Il rischio maggiore per loro di non arrivare al traguardo potrebbe semplicemente essere la mancanza di risorse o capitale sufficienti.
“Per un po’ abbiamo avuto risorse insufficienti per la fusione”, ha aggiunto, “e spero che ora potremo correggere la situazione”.
Continua a leggere per i dettagli sulle quattro società del Pacifico nordoccidentale che tentano di produrre energia da fusione.
Helion Energy Sede: Everett e Redmond, Washington Fondazione: 2013 Finanziamenti: 612 milioni di dollari in capitale di rischio (più 1,8 miliardi di dollari di finanziamenti aggiuntivi sbloccati se le scadenze vengono rispettate); 8,97 milioni di dollari in sovvenzioni pubbliche dal DOE statunitense.
Prossimi obiettivi: energia commerciale entro il 2028.
Oltre all'accordo con Microsoft, Helion a settembre ha annunciato un accordo con Nucor per costruire un reattore a fusione da 500 megawatt per alimentare un impianto di produzione dell'acciaio di proprietà del produttore industriale.
L’obiettivo è quello di avviare le operazioni entro il 2030.
L’accordo prevede un investimento di 35 milioni di dollari da parte di Nucor.
Zap Energy Sede: Everett e Mukilteo, Washington Fondazione: 2017 Finanziamenti: 200 milioni di dollari in capitale di rischio; 12,8 milioni di dollari in sovvenzioni pubbliche dal DOE statunitense.
Prossimi obiettivi: potere commerciale entro il 2030.
Zap ha aumentato il suo pool di talenti all’inizio di quest’anno quando ha assunto tre dei quattro co-fondatori dell’ex rivale CTFusion, una startup di fusione di Seattle che ha finito i fondi.
Attualmente l'azienda si sta espandendo in uno spazio più ampio.
Kantor descrive l'azienda mentre lavora simultaneamente sui diversi elementi del proprio dispositivo, che si uniranno per creare fusione e catturarne l'energia.
Avalanche Energy Località: Seattle Fondata: 2018, di nascosto nel 2022.
Finanziamento: 45,1 milioni di dollari in capitale di rischio e 275.000 dollari in sovvenzioni private dalla National Science Foundation Small Business Research Innovation (NSF SBIR).
Prossimi obiettivi: dimostrazione tecnologica nel 2027.
Avalanche è una sorta di jolly in quanto persegue la produzione di energia da fusione con un dispositivo delle dimensioni di un cestino del pranzo che chiama Orbitron.
La loro strategia utilizza una tecnologia che è stata poco studiata, ma che i suoi fondatori e investitori trovano promettente.
“Con 33 persone adesso”, ha detto Langtry, “siamo il gruppo più numeroso che abbia mai tentato la fusione elettrostatica.
Siamo i più dotati di risorse”.
Ubicazione generale della fusione: quartier generale a Burnaby, BC; un sito dimostrativo presso il Culham Campus dell'Agenzia per l'energia atomica del Regno Unito; ufficio vicino all'Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee.
Fondazione: 2002 Finanziamento: circa 244 milioni di dollari in capitale di rischio e 81 milioni di dollari in sovvenzioni pubbliche da parte del governo della Columbia Britannica, del governo del Canada e di Sustainable Development Technology Canada.
Prossimi obiettivi: pareggio scientifico entro il 2026.
Nel corso del tempo, General Fusion ha cambiato strategia, passando da una tecnologia nota come spheromak ai plasmi sferici Tokamak.
Recentemente ha sospeso l’avvio di un progetto dimostrativo nel Regno Unito – notizia che è arrivata dopo che aveva precedentemente annunciato la fabbricazione di un componente chiave del dispositivo pianificato.
Attualmente sta costruendo un prototipo di reattore nel BC che sarà grande la metà del dispositivo commerciale previsto.
Mercoledì, General Fusion ha annunciato una partnership con TRIUMF, il centro canadese di acceleratori di particelle, per progettare strumenti diagnostici per verificare le prestazioni del suo reattore dimostrativo.