قدرت ادغام معمولاً تصاویری از تأسیسات صنعتی بزرگ را با لیزرها یا مغناطیس‌های بزرگ تداعی می‌کند، اما یک استارتاپ در کمبریج، ماساچوست، به آرامی دستگاهی را می‌سازد که می‌تواند روی یک میز قرار گیرد.
اپتیک‌های دستگاه در پس‌زمینه یوان کای، هم‌بنیان‌گذار و مدیر عامل صنایع سنگین کمبریج به نمایش درآمد، در حالی که او در یک تماس ویدیویی با من صحبت می‌کرد. این شرکت به طور مخفیانه در یک آزمایشگاه کوچک نزدیک به MIT فعالیت می‌کند و کای نگاهی منحصر به فرد به تکنولوژی در حال توسعه خود به TechCrunch ارائه داد.
او به من گفت: “ما عمداً یک رآکتور مدولار کوچک ساختیم. اندازه‌اش کوچک است، روی میز قرار می‌گیرد. چون کوچک است، همه چیز راحت‌تر است.”
اندازه کوچک به صنایع سنگین کمبریج این امکان را داده است که به سرعت آزمایش و تکرار انجام دهند. او گفت: “طبیعت ماژول کوچک می‌تواند 50 تا 80 آزمایش، 50 تا 80 شلیک در روز را امکان‌پذیر کند.” داده‌های این آزمایش‌ها به شبیه‌سازی‌هایی تغذیه می‌کند که از هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی طراحی استفاده می‌کنند.
این رویکرد چابک توجه سرمایه‌گذاران را جلب کرده است. این استارتاپ به تازگی یک دور سرمایه‌گذاری بذر به مبلغ 6.2 میلیون دلار را به رهبری Azolla Ventures با مشارکت Overlay، بنیاد نتا، P3A، MassCEC و خانواده راثروک جمع‌آوری کرده است.
رآکتور ادغام صنعتی سنگین کمبریج از لیزرها برای فشرده‌سازی یک هدف سوخت استفاده می‌کند، مشابه آزمایش پیشگامانه‌ای که نشان داد واکنش‌های ادغام کنترل‌شده می‌توانند قدرتی بیشتر از مصرف خود تولید کنند. اما بر خلاف سایر طراحی‌های محصورکننده اینرسی، طراحی کمبریج سنگین تعداد لیزرهای لازم برای ایجاد ادغام را به حداقل می‌رساند.
این سیستم از دو لیزر اصلی برای ایجاد احتراق استفاده می‌کند. یک لیزر به چندین خط پرتو تقسیم می‌شود که نور را در حلقه‌های هم‌محوری ارسال می‌کند. این حلقه‌های نور لیزر به‌گونه‌ای زمان‌بندی شده‌اند که به‌صورت متوالی به هدف سوخت صاف و گرد ضربه بزنند، شروع از بیرون و کار به سمت داخل. حلقه اول یک موج فشرده‌سازی درون هدف آغاز می‌کند که شروع به حرکت به سمت داخل می‌کند. حلقه‌های لیزر بعدی به‌گونه‌ای زمان‌بندی شده‌اند که در لحظه مناسب، موج را برای فشرده‌سازی بیشتر سوخت تقویت کنند.
به محض اینکه موج شوک به مرکز هدف می‌رسد، یک لیزر به هدف شلیک می‌کند، حرارت تولید کرده و یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. با فشار و حرارت مناسب، ادغام رخ می‌دهد.
طراحی صنایع سنگین کمبریج فشارهای بالایی را با قدرت لیزر نسبتاً پایین تولید می‌کند، کای گفت. این مفهوم از آزمایشگاه کیث نلسون، یک شیمیدان در MIT به وجود آمد. آنجا، محققان از پالس‌های لیزر برای مطالعه مواد تحت شرایط بسیار شدید استفاده کردند. با افزایش فشارها، متوجه شدند که به شرایط آماده ادغام نزدیک می‌شوند.
در حدود یک دهه، صنایع سنگین کمبریج قصد دارد از این مفهوم یک کارخانه تولید انرژی توسعه دهد، اگرچه این نیاز به افزایش اندازه طراحی خواهد داشت. بزرگ‌تر از پروتوتایپ کنونی روی میز خواهد بود، اما به اندازه سایر کارخانه‌های تولید انرژی ادغام نخواهد بود. کای گفت که اندازه آن باید تقریباً به اندازه دو زمین بسکتبال باشد و آزمایش خواهد کرد که آیا این رویکرد می‌تواند انرژی کافی برای پشتیبانی از یک کارخانه تولید انرژی تولید کند.
قبل از اینکه این اتفاق بیفتد، صنایع سنگین کمبریج قصد دارد از دستگاه‌های مقیاس کوچکتر خود برای تولید تریتیوم، ایزوتوپ نادر هیدروژن استفاده کند که تقریباً در تمامی کارخانه‌های تولید انرژی ادغام در حال ساخت به کار خواهد رفت. امروز تریتیوم به قیمت تقریباً 30,000 دلار به ازای هر گرم فروخته می‌شود.
هر کارخانه تولید انرژی به مقدار زیادی تریتیوم نیاز نخواهد داشت – در حدود گرم در سال – اما این ماده آنقدر نادر است که تنها حدود 40 کیلوگرم از آن امروز وجود دارد. یک مطالعه اخیر پیش‌بینی می‌کند که بدون منابع جدید، صنعت انرژی ادغام در سال 2054 تقریباً 28 کیلوگرم کم خواهد داشت. با قیمت‌های کنونی، این معادل حدود 840 میلیون دلار تریتیوم است.
استارتاپ‌های ادغام در حال طراحی سیستم‌های سوختی هستند که به رآکتورها کمک می‌کند تا به‌طور عمده در تأمین تریتیوم خودکفا باشند، اگرچه ممکن است به شارژهای گاه به گاه نیاز داشته باشند. اما این روند می‌تواند تا 10 سال طول بکشد، کای گفت، و برای صنایع سنگین کمبریج سال‌ها درآمد بالقوه به همراه خواهد داشت در حالی که به سمت کارخانه تولید انرژی خود پیش می‌رود.
