Inertia Enterprises đột phá rút ngắn thời gian nạp nhiên liệu nhiệt hạch từ một tuần xuống vài giờ

Startup năng lượng nhiệt hạch Inertia Enterprises cho biết họ đã tìm ra cách rút ngắn thời gian sản xuất các viên nhiên liệu từ vài ngày xuống chỉ còn vài phút.

Bằng cách cắt giảm thời gian nạp nhiên liệu, Inertia cho biết họ đã vượt qua một trong mười rào cản cần thiết để hiện thực hóa giai đoạn đầu trong tham vọng xây dựng nhà máy điện thương mại của mình. Startup này đã dành cho TechCrunch cái nhìn độc quyền đầu tiên về quy trình này.

Bước tiến này không hề dễ dàng: Các nhà đầu tư đã rót 450 triệu USD cho Inertia với tiền đề rằng họ có thể thương mại hóa công nghệ được phát triển tại National Ignition Facility (NIF) – một thí nghiệm khoa học phức tạp đòi hỏi sự chăm sóc và vận hành cực kỳ tỉ mỉ. Tại NIF, việc chế tạo các viên nhiên liệu có thể mất cả tuần hoặc lâu hơn và tiêu tốn một khoản chi phí khổng lồ. Đó không phải là công thức tối ưu cho một hoạt động kinh doanh có lợi nhuận.

"Nhưng khi bạn thực sự đào sâu vào vấn đề, bạn sẽ nhận ra: 'Khoan đã, họ chỉ sản xuất được vài viên mỗi năm thôi sao?'", Jeff Lawson, đồng sáng lập kiêm CEO của Inertia, chia sẻ với TechCrunch. "Tôi đặt tư duy thương mại vào đó và nghĩ: 'Khoan đã, tôi biết từ này là gì: Đó là các nguyên mẫu (prototypes)'."

Tại Inertia, đội ngũ bắt tay vào việc biến những nguyên mẫu đó thành thứ có thể sản xuất hàng loạt. "Đó là lý do tại sao chúng tôi tuyển dụng nhân sự từ những công ty như Apple", ông nói. "Có rất nhiều kỹ sư công nghiệp đang nghĩ rằng: 'Được rồi, tôi đoán mình phải tìm cách sản xuất thứ này hàng tỷ lần trong một nhà máy'."

Tuy nhiên, viên nhiên liệu của NIF khác xa với một chiếc iPhone. Lớp vỏ bên ngoài là một lớp kim cương hình cầu, và ngay bên trong là một lớp mỏng deuterium và tritium đông lạnh – các đồng vị của hydro có thể làm nhiên liệu cho lò phản ứng nhiệt hạch. Bên trong lớp tinh thể đó là hỗn hợp khí deuterium và tritium. Mỗi lớp rắn phải đạt độ hoàn hảo về hình cầu nhất có thể.

Những viên nhiên liệu này sau đó được bọc trong các vỏ vàng gọi là hohlraum, có tác dụng chuyển đổi năng lượng laser thành tia X để nén viên nhiên liệu bên trong. Nếu mọi thứ diễn ra đúng kế hoạch, sự nén này sẽ khiến các nguyên tử hợp nhất và giải phóng năng lượng. Nhưng ngay cả những khiếm khuyết nhỏ trong hình dạng hình cầu cũng có thể làm gián đoạn quá trình đánh lửa, ngăn cản phản ứng nhiệt hạch đạt được tiềm năng tối đa.

Inertia buộc phải tinh gọn quy trình đến mức có ý nghĩa về mặt thương mại mà không đi chệch quá xa khỏi các nguyên lý vật lý đã được khám phá tại NIF.

"Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn cố gắng thực hiện nó nhanh hơn?", Lawson đặt câu hỏi. Đội ngũ này đã có một lợi thế khởi đầu: Annie Kritcher, đồng sáng lập kiêm nhà khoa học trưởng tại Inertia, chính là người đã thiết kế thí nghiệm nhiệt hạch đầu tiên tại NIF giải phóng nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ.

Sau nhiều vòng phát triển, startup này đã có thể nuôi cấy các tinh thể trong khoảng 30 phút, trong khi tại NIF có thể mất tới một tuần. Tổng cộng, một viên nhiên liệu có thể được sản xuất trong khoảng hai đến ba giờ, và quy trình này có thể được nâng cấp lên quy mô công nghiệp. Inertia đã phát triển quy trình này với sự hỗ trợ từ NIF tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore, nơi startup này đã thiết lập quan hệ đối tác công tư.

Tuy nhiên, Inertia có một lợi thế mà NIF không có. Vì startup này dự định sử dụng loại laser mạnh gấp bốn lần so với loại hiện có tại NIF, họ có thể chấp nhận nhiều khiếm khuyết hơn trong viên nhiên liệu. Điều này cũng giúp tăng tốc quy trình sản xuất.

"Chúng tôi thực sự có rất nhiều biên độ dự phòng", Lawson nói. "Đó là chiến lược của chúng tôi: sử dụng bộ điều khiển và laser công suất lớn hơn để tạo ra nhiều biên độ dự phòng cho mọi phần khác của hệ thống."

Việc giảm thời gian nạp nhiên liệu còn có tác dụng phụ là giảm lượng tritium mà Inertia cần lưu trữ tại bất kỳ thời điểm nào. Tritium là chất phóng xạ và việc xử lý nó đòi hỏi sự cẩn trọng. Theo tạp chí Science, nó cũng cực kỳ đắt đỏ vào thời điểm hiện tại, khoảng 30.000 USD mỗi gram, và chỉ có khoảng 25 kg được dự trữ trên toàn cầu.

Giống như nhiều startup nhiệt hạch khác, Inertia dự định tự sản xuất tritium với sự hỗ trợ từ chính các phản ứng nhiệt hạch, nhưng họ vẫn cần một lượng tồn kho nhất định để bắt đầu. Thêm vào đó, việc giảm thời gian sản xuất giúp duy trì lượng tồn kho ở mức thấp. Inertia dự kiến nhà máy điện thương mại quy mô đầy đủ của họ sẽ sử dụng mười viên nhiên liệu mỗi giây.

"Bằng cách giảm độ trễ của bước này, bạn đã làm cho cơ sở của mình nhỏ gọn hơn; bạn làm cho toàn bộ hệ thống nhanh hơn và hiệu quả hơn", Lawson cho biết.

Khi bạn mua hàng thông qua các liên kết trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi có thể nhận được một khoản hoa hồng nhỏ. Điều này không ảnh hưởng đến tính độc lập trong biên tập của chúng tôi.

Tim De Chant là phóng viên cấp cao về khí hậu tại TechCrunch. Ông từng viết cho nhiều ấn phẩm khác nhau, bao gồm tạp chí Wired, Chicago Tribune, Ars Technica, The Wire China và NOVA Next – nơi ông là biên tập viên sáng lập.

De Chant cũng là giảng viên trong Chương trình Sau đại học về Viết Khoa học của MIT, và ông đã được trao Học bổng Báo chí Khoa học Knight tại MIT vào năm 2018. Trong thời gian đó, ông đã nghiên cứu các công nghệ khí hậu và khám phá các mô hình kinh doanh mới cho báo chí. Ông nhận bằng Tiến sĩ về khoa học, chính sách và quản lý môi trường tại Đại học California, Berkeley, và bằng Cử nhân về nghiên cứu môi trường, tiếng Anh và sinh học tại St. Olaf College.

Bạn có thể liên hệ hoặc xác minh thông tin từ Tim bằng cách gửi email đến [email protected].

Xem tiểu sử