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Como fonte de energia limpa no futuro, a fusão nuclear tem atraído atenção generalizada. Em 2022, a tecnologia de fusão compacta foi selecionada como uma das "Dez principais tecnologias inovadoras do mundo" pela MIT Technology Review.

A questão que preocupa muitas pessoas é: quando será comercializada a fusão nuclear?

Embora a sua comercialização a curto prazo ainda seja um desafio, o mundo está a promover ativamente o desenvolvimento comercial da fusão nuclear.

De acordo com o "Relatório Global da Indústria de Fusão de 2024" divulgado pela Fusion Industry Association, a indústria de fusão nuclear atraiu mais de US$ 7,1 bilhões em investimentos em todo o mundo. Desde 2023, mais de 900 milhões de dólares em novos financiamentos foram injetados para apoiar o desenvolvimento de tecnologias relacionadas com a fusão.

No relatório anual divulgado pela associação em 2023, o número de empresas globais de fusão nuclear era de 43, e este número cresceu para 45 este ano. O apoio ao financiamento público do governo aumentou 57% em comparação com os últimos 12 meses, atingindo 426 milhões de dólares.

Entre os financiamentos anteriores de várias empresas, três empresas de energia de fusão dos EUA atraíram grande atenção, incluindo: US$ 100 milhões da Xcimer Energy, US$ 90 milhões da SHINE Technologies e US$ 65 milhões da Helion Energy.

Figura丨O "Relatório Global da Indústria de Fusão de 2024" divulgado pela Fusion Industry Association (Fonte: Fusion Industry Association)

Quando se trata de fusão nuclear, a primeira coisa que vem à nossa mente é o dispositivo de fusão por confinamento magnético Tokamak e a fusão nuclear por confinamento inercial a laser.

Um tokamak é um dispositivo em forma de anel originalmente inventado por cientistas soviéticos na década de 1950. O dispositivo mantém o combustível de fusão a uma temperatura suficientemente elevada durante um longo período de tempo para formar um plasma e depois utiliza um campo magnético para confinar o plasma.

O campo magnético é invisível e intangível e pode existir de forma estável em altas temperaturas de centenas de milhões de graus. Uma vez atingidas as condições de ignição, o tokamak pode continuar a manter a reação até que o plasma se torne instável.

Outro método de restrição comum é a restrição inercial a laser, que é usada pelo National Ignition Facility (NIF) do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos Estados Unidos.

Este dispositivo irradia vários feixes de laser de alta potência sobre uma partícula sólida de combustível nuclear ao mesmo tempo e em um tempo muito curto, fazendo com que sua temperatura suba, transformando-a em plasma, provocando uma explosão e detonando ainda mais o deutério e o trítio, resultando em uma reação em cadeia. Induz reações de fusão nuclear.

Em 2022, o NIF obteve ganho líquido de energia com ignição por fusão pela primeira vez.

Em contraste, a Xcimer Energy afirma alcançar melhores resultados do que o NIF. Por exemplo, gere 10 vezes a energia do laser, aumente a eficiência em 10 vezes e reduza o custo por joule para um trigésimo do NIF.

No mercado chinês, Hanhai Juneng, uma startup de fusão nuclear fundada em 2022, lançou um financiamento angel round.

Além disso, em abril deste ano, foi concluído um montante de financiamento de 50 milhões de yuans. As instituições de investimento vieram de Huaying Capital, Qiji Chuangtan, Qingzhou Capital e Houshi Capital. Esta rodada de financiamento será usada para o projeto físico e de engenharia de dispositivos lineares. .

De acordo com o site oficial da empresa, sua equipe principal tem experiência relevante em escolas nacionais de P&D e institutos de pesquisa científica na área de fusão. As unidades cooperantes incluem o Instituto Sudoeste de Física da Indústria Nuclear da CNNC, o Instituto de Física de Plasmas da China. A Academia de Ciências, a Universidade de Ciência e Tecnologia da China e a Universidade de Ciência e Tecnologia Huazhong aguardam.

Xiang Jiang, CEO da Hanhai Energy, formou-se na Universidade de Ciência e Tecnologia da China com bacharelado e doutorado, e sua direção de pesquisa é o dispositivo de fusão de confinamento magnético Tokamak.

Após receber seu doutorado, ele trabalhou em um instituto de pesquisa científica por mais de dez anos e acumulou rica experiência na pesquisa de dispositivos de fusão de confinamento magnético tokamak e fusão nuclear de confinamento inercial a laser.

Do ponto de vista técnico, a Hanhai Energy Concentration usa um dispositivo de fusão nuclear controlado por configuração reversa de campo (FRC).

Na FRC, o plasma está confinado dentro de uma estrutura em forma de anel e rodeado por um campo magnético. Ao contrário de outros conceitos de confinamento de fusão, como tokamak ou stellarator, todo o plasma FRC e seu campo magnético associado formam uma estrutura independente.

A Hanhai Energy “espera ser a Helion Energy da China”. Não há muita informação pública sobre o seu percurso técnico. Podemos obter alguma referência da Helion Energy, uma empresa americana de fusão nuclear com o mesmo percurso técnico no estrangeiro.

Os geradores de fusão da Helion Energy aumentam a temperatura do combustível de fusão para mais de 100 milhões de graus Celsius e extraem diretamente energia elétrica em pulsos altamente eficientes. O deutério e o hélio-3, como combustível da fusão nuclear da Helion Energy, são gradualmente aquecidos até um estado de plasma, e os ímãs confinarão o plasma à estrutura da FRC.

Os ímãs então aceleram os dois FRCs de extremidades opostas do dispositivo a 1 milhão de mph, fazendo com que colidam no centro. Quando a FRC colide no centro do sistema, ela será novamente comprimida por um forte campo magnético até que uma temperatura de fusão superior a 100 milhões de graus Celsius (9 keV) seja alcançada.

Os íons deutério e hélio-3 movem-se com rapidez suficiente nesta temperatura para superar as forças repulsivas entre eles, e ocorre uma reação de fusão. E mais energia é liberada do que consumida pelo processo de fusão. Com a criação de uma nova energia de fusão vem a expansão do plasma.

A velocidade de desenvolvimento da fusão nuclear no mercado chinês não pode ser ignorada. Além da Hanhai Energy, houve desenvolvimentos recentes de financiamento para outras empresas comerciais de fusão.

Por exemplo, em março, Xinghuan Juneng recebeu centenas de milhões de yuans em financiamento pré-rodada A. Em maio, a Fusion New Energy recebeu financiamento da Série A, mas o valor do financiamento ainda não foi divulgado. Em maio de 2023, a empresa concluiu uma rodada anjo de financiamento de 1,5 bilhão de yuans.

Nos últimos dois anos, a Energy Singularity recebeu financiamento anjo e rodada pré-A de aproximadamente 400 milhões de yuans cada. Além disso, a ENN Technology Company, uma subsidiária do Grupo ENN, também está empenhada em promover o desenvolvimento da tecnologia de fusão nuclear.

A partir da dinâmica das empresas de fusão nuclear nos mercados global e chinês, podemos ver o progresso e o desenvolvimento sustentável da tecnologia de fusão nuclear. Quanto à questão de saber se a fusão nuclear pode fornecer energia à rede antes de 2040, se várias empresas de fusão nuclear podem resolver os problemas de. tecnologia, eficiência energética, a DeepTech prestará muita atenção a uma série de desafios, como o apoio financeiro.

Referências:

https://www.fusionindustryassociation.org/fia-launches-2024-global-fusion-industry-report/

https://xcimer.energy/xcimer-raises-100-million-to-put-inertial-fusion-energy-on-path-to-commercialization/

https://www.shinefusion.com/

https://www.helionenergy.com/

Suporte: não sei no meu sonho

Composição: Chu Jiashi

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