سرمایه گذاری همجوشی هسته ای به یکی از راهبردی ترین حوزه ها برای تامین انرژی پاک تبدیل شده و استارتاپ های بزرگ با جذب سرمایه های کلان، در تلاش برای تجاری سازی فناوری هایی هستند که تا پیش از این غیرممکن به نظر می رسیدند.
در طول چند سال گذشته، انرژی هم جوشی هسته ای از یک سوژه برای شوخی که همیشه می گفتند 10 سال دیگر آماده می شود! به یک فناوری به طور فزاینده ملموس و وسوسه کننده تبدیل شده که با جلب توجه سرمایه گذاران زیادی، موضوع سرمایه گذاری همجوشی هسته ای را به مرکز توجه آورده است.
تسلط بر این فناوری ممکن است امروز چالش برانگیز و ساخت آن هزینه بر باشد، اما هم جوشی وعده می دهد که با مهار واکنشی هسته ای که انرژی خورشید را تامین می کند، انرژی تقریبا نامحدودی در اینجا روی زمین تولید کند. اگر استارتاپ ها بتوانند نیروگاه های هم جوشی تجاری بسازند، پتانسیل این را دارند که بازارهای تریلیون دلاری را متحول کنند و به این ترتیب، سرمایه گذاری همجوشی هسته ای را توجیه کنند.
موج خوش بینی که صنعت هم جوشی را به جلو می برد، ناشی از سه پیشرفت بزرگ بوده است: تراشه های کامپیوتری قدرتمندتر، هوش مصنوعی پیشرفته تر و مغناطیس های ابررسانای دمای بالای بسیار قوی. این عوامل در کنار هم به طراحی رآکتورهای پیشرفته تر، شبیه سازی های بهتر و طرح های کنترلی پیچیده تر کمک کرده اند.
همچنین کمک بزرگی بود که در اواخر سال 1401، آزمایشگاهی در وزارت انرژی ایالات متحده اعلام کرد که یک واکنش هم جوشی کنترل شده ایجاد کرده که انرژی بیشتری نسبت به انرژی لیزرهایی که به سوخت تابانده شده بود، تولید کرده است. این آزمایش از چیزی که به عنوان «نقطه سربه سر علمی» شناخته می شود عبور کرد و با اینکه هنوز راه زیادی تا «نقطه سربه سر تجاری» (جایی که واکنش بیش از کل انرژی مصرفی تاسیسات، نیرو تولید کند) باقی مانده، اما قدمی بود که مدت ها انتظارش را می کشیدیم و ثابت کرد که علم زیربنایی این کار درست است و امیدها برای سرمایه گذاری همجوشی هسته ای را افزایش داد.
بنیان گذاران در سال های اخیر بر پایه این شتاب حرکت کرده اند و با عبور از موانع قانونی استارتاپ های فعال در حوزه انرژی های نوین، صنعت خصوصی هم جوشی را با سرعت زیادی به جلو می برند که این امر به رونق سرمایه گذاری همجوشی هسته ای کمک شایانی کرده است.
Commonwealth Fusion Systems؛ پیشرو در سرمایه گذاری همجوشی هسته ای
شرکت Commonwealth Fusion Systems (CFS) حدود یک سوم کل سرمایه خصوصی سرمایه گذاری شده در شرکت های هم جوشی تا به امروز را جذب کرده است. این شرکت در حوزه سرمایه گذاری همجوشی هسته ای پیشرو است. آخرین دور جذب سرمایه آن که در مرداد 1403 نهایی شد، 863 میلیون دلار به صندوق این شرکت اضافه کرد و مجموع سرمایه جذب شده آن را به نزدیکی 3 میلیارد دلار رساند.
دور سرمایه گذاری سری B2 این شرکت، چهار سال پس از جذب سرمایه 1.8 میلیارد دلاری سری B انجام شد که به تثبیت جایگاه برتر شرکت کمک کرد. از آن زمان، این استارتاپ در ماساچوست به شدت مشغول ساخت Sparc بوده است؛ اولین نیروگاه در نوع خود که هدفش تولید نیرو در سطوحی است که آن را «از نظر تجاری مرتبط» می نامد و این گامی مهم در مسیر سرمایه گذاری همجوشی هسته ای.
رآکتور Sparc از طراحی توکاماک (tokamak) استفاده می کند که شبیه به یک دونات است. سطح مقطع D-شکل آن با نوارهای ابررسانای دمای بالا پیچیده شده که هنگام اتصال جریان برق، میدان مغناطیسی قدرتمندی ایجاد می کنند تا پلاسمای فوق داغ را مهار و فشرده کنند. گرمای حاصل از واکنش به بخار تبدیل می شود تا یک توربین را به حرکت درآورد. CFS مغناطیس های خود را با همکاری دانشگاه MIT طراحی کرده است؛ جایی که باب مامگارد، یکی از بنیان گذاران و مدیرعامل فعلی، به عنوان پژوهشگر روی طراحی رآکتورهای هم جوشی و ابررساناهای دمای بالا کار می کرد.
شرکت CFS که مقر آن در ماساچوست است، انتظار دارد Sparc در اواخر سال 1405 یا اوایل 1406 عملیاتی شود. این شرکت می گوید در اواخر این دهه، ساخت Arc را آغاز خواهد کرد؛ نیروگاه تجاری آن ها که 400 مگاوات برق تولید می کند. این تاسیسات در نزدیکی ریچموند ویرجینیا ساخته خواهد شد و گوگل موافقت کرده است که نیمی از خروجی آن را خریداری کند.
CFS توسط لیست طولانی از سرمایه گذاران از جمله Breakthrough Energy Ventures، The Engine، بیل گیتس و دیگران حمایت می شود.
TAE Technologies
شرکت TAE Technologies (که قبلا با نام Tri Alpha Energy شناخته می شد) در سال 1377 تاسیس شد و توسط نورمن روستوکر از دانشگاه کالیفرنیا در ارواین جدا شد. این شرکت از «پیکربندی میدان معکوس» استفاده می کند، اما با یک تفاوت: پس از برخورد دو پرتابه پلاسما در مرکز رآکتور، شرکت پلاسما را با پرتوهای ذرات بمباران می کند تا آن را به شکل یک سیگار در حال چرخش نگه دارد. این کار پایداری پلاسما را بهبود می بخشد و زمان بیشتری برای رخ دادن هم جوشی و استخراج گرمای بیشتر برای چرخاندن توربین فراهم می کند.
در آذر 1404، شرکت TAE اعلام کرد که با شرکت رسانه اجتماعی دونالد ترامپ، یعنی Trump Media & Technology Group ادغام خواهد شد. این معامله تمام سهام، ارزش شرکت ادغام شده را 6 میلیارد دلار برآورد می کند. TAE مبلغ 200 میلیون دلار به علاوه 100 میلیون دلار دیگر پس از ثبت مدارک در کمیسیون بورس و اوراق بهادار دریافت خواهد کرد. میکل بیندربائر، مدیرعامل TAE، به عنوان مدیرعامل مشترک در کنار دوین نونس (که مدیرعامل ترامپ مدیا بود) فعالیت خواهد کرد یا خیر.
این استارتاپ هم جوشی پیش از این در خرداد 1404 مبلغ 150 میلیون دلار از سرمایه گذاران فعلی خود از جمله گوگل، شورون و New Enterprise جذب کرده بود. طبق داده های PitchBook، پیش از این ادغام، TAE در مجموع 1.79 میلیارد دلار سرمایه جذب کرده بود.
Helion
در میان تمام استارتاپ های هم جوشی، هلیون (Helion) تهاجمی ترین زمان بندی را دارد. این شرکت قصد دارد در سال 1407 از رآکتور خود الکتریسیته تولید کند. اولین مشتری آن ها؟ مایکروسافت.
هلیون که در اورت واشینگتن مستقر است، از نوعی رآکتور به نام «پیکربندی میدان معکوس» استفاده می کند که در آن مغناطیس ها محفظه واکنشی را احاطه کرده اند که شبیه ساعت شنی است و در محل اتصال دو طرف، برآمدگی دارد. در هر انتهای این ساعت شنی، آن ها پلاسما را به شکل های دوناتی می چرخانند و با سرعتی بیش از 1.6 میلیون کیلومتر بر ساعت به سمت یکدیگر شلیک می کنند.
وقتی آن ها در وسط به هم برخورد می کنند، مغناطیس های اضافی به القای هم جوشی کمک می کنند. وقتی هم جوشی رخ می دهد، میدان مغناطیسی خودِ پلاسما را تقویت می کند که باعث ایجاد جریان الکتریکی در سیم پیچ های مغناطیسی رآکتور می شود. سپس این الکتریسیته مستقیما از دستگاه برداشت می شود.
این شرکت در دی 1403 مبلغ 425 میلیون دلار جذب کرد، تقریبا هم زمان با زمانی که Polaris، رآکتور نمونه اولیه خود را روشن کرد. طبق آمار PitchBook، هلیون 1.03 میلیارد دلار سرمایه جذب کرده است. سرمایه گذاران آن شامل سام آلتمن، رید هافمن، KKR، بلک راک، شرکت Mithril Capital Management متعلق به پیتر تیل و Capricorn Investment Group هستند.
Pacific Fusion
شرکت Pacific Fusion با جذب سرمایه 900 میلیون دلاری در سری A، جنجال زیادی به پا کرد؛ مبلغی کلان حتی در میان استارتاپ های پرقدرت هم جوشی. این شرکت از «محصورکننده اینرسی» برای دستیابی به هم جوشی استفاده خواهد کرد، اما به جای لیزر برای فشرده سازی سوخت، از پالس های الکترومغناطیسی هماهنگ استفاده می کند. ترفند کار در زمان بندی است: تمام 156 ژنراتور مارکس باید 2 تراوات انرژی را در 100 نانوثانیه تولید کنند و این پالس ها باید به طور هم زمان روی هدف متمرکز شوند.
این شرکت توسط اریک لندر، دانشمندی که پروژه ژنوم انسانی را رهبری می کرد، و رئیس شرکت، ویل ریگان، هدایت می شود. بودجه Pacific Fusion ممکن است عظیم باشد، اما استارتاپ همه آن را یک جا دریافت نکرده است. در عوض، سرمایه گذاران آن را در اقساط و با دستیابی شرکت به نقاط عطف مشخص پرداخت خواهند کرد؛ رویکردی که در حوزه بیوتکنولوژی رایج است.
Shine Technologies
شرکت Shine Technologies رویکردی محتاطانه و شاید عمل گرایانه برای تولید انرژی هم جوشی در پیش گرفته است. فروش برق از نیروگاه هم جوشی سال ها فاصله دارد، بنابراین در عوض، آن ها با فروش تست نوترون و ایزوتوپ های پزشکی شروع کرده اند. اخیرا نیز در حال توسعه روشی برای بازیافت زباله های رادیواکتیو هستند. Shine هنوز رویکرد خاصی را برای رآکتور هم جوشی آینده اش انتخاب نکرده و می گوید در حال توسعه مهارت های لازم برای زمانی است که آن موقع فرارسد.
بر اساس داده های PitchBook، این شرکت در مجموع 778 میلیون دلار سرمایه جذب کرده است. سرمایه گذاران شامل Energy Ventures Group، Koch Disruptive Technologies، Nucleation Capital و بنیاد تحقیقات فارغ التحصیلان ویسکانسین هستند.
General Fusion؛ چالش ها و چشم اندازهای سرمایه گذاری همجوشی هسته ای
شرکت General Fusion که اکنون در سومین دهه فعالیت خود است، طبق داده های PitchBook مبلغ 462.53 میلیون دلار جذب کرده است. این شرکت که در ریچموند در بریتیش کلمبیا مستقر است، در سال 1381 توسط فیزیکدان میشل لابرژ تاسیس شد که می خواست رویکرد متفاوتی به هم جوشی به نام «هم جوشی هدف مغناطیسی» (MTF) را ثابت کند. سرمایه گذاران آن شامل جف بزوس، تماسک (Temasek)، BDC Capital و Chrysalix Venture Capital هستند.
در رآکتور General Fusion، یک دیواره فلز مایع محفظه ای را احاطه کرده که پلاسما به داخل آن تزریق می شود. پیستون هایی که دیواره را احاطه کرده اند، آن را به سمت داخل فشار می دهند، پلاسما را فشرده کرده و باعث ایجاد واکنش هم جوشی می شوند. نوترون های حاصل، فلز مایع را گرم می کنند که می توان آن را از طریق یک مبدل حرارتی برای تولید بخار و چرخاندن توربین به گردش درآورد.
شرکت General Fusion در بهار 1404 با دوران سختی روبه رو شد. شرکت در حین ساخت LM26 (جدیدترین دستگاهش که امیدوار بود در سال 1405 به نقطه سربه سر برسد) با کمبود نقدینگی مواجه شد. تنها چند روز پس از رسیدن به یک نقطه عطف کلیدی، 25 درصد از کارکنان خود را اخراج کرد. گرگ توئینی، مدیرعامل شرکت، نامه ای سرگشاده نوشت و از سرمایه گذاران درخواست بودجه کرد.
در مرداد ماه، آن ها تا حدی پاسخ دادند و 22 میلیون دلار تزریق کردند؛ سرمایه گذاری ای که یکی از سرمایه گذاران آن را «کمترین مقدار ممکن سرمایه» برای سرپا نگه داشتن General Fusion نامید. سپس در آبان ماه، مدارک بهادار در کانادا نشان داد که شرکت 51.1 میلیون دلار از طریق یادداشت های SAFE از نزدیک به 70 سرمایه گذار جذب کرده است. در مجموع، طبق آمار PitchBook، جنرال فیوژن 492 میلیون دلار جذب کرده است.
Tokamak Energy
شرکت Tokamak Energy طراحی معمول توکاماک همان شکل دوناتی را می گیرد و آن را فشرده می کند و نسبت ابعاد آن را تا حدی کاهش می دهد که مرزهای بیرونی شبیه به یک کره به نظر برسند. مانند بسیاری از استارتاپ های دیگر مبتنی بر توکاماک، این شرکت از مغناطیس های ابررسانای دمای بالا (از نوع اکسید مس باریوم خاک های کمیاب یا REBCO) استفاده می کند. از آنجایی که طراحی آن نسبت به توکاماک های سنتی فشرده تر است، به مغناطیس های کمتری نیاز دارد که باید هزینه ها را کاهش دهد.
نمونه اولیه ST40 این استارتاپ مستقر در آکسفوردشایر بریتانیا، که شبیه یک تخم مرغ غول پیکر استیم پانک به نظر می رسد، در سال 1401 پلاسمای فوق داغ 100 میلیون درجه سانتی گرادی تولید کرد. نسل بعدی آن، Demo 4، در حال حاضر در حال ساخت است و هدف آن آزمایش مغناطیس های شرکت در «سناریوهای مرتبط با نیروگاه های هم جوشی» است. Tokamak Energy در آبان 1403 مبلغ 125 میلیون دلار جذب کرد تا به تلاش های طراحی رآکتور خود ادامه دهد و کسب وکار مغناطیس خود را گسترش دهد.
طبق داده های PitchBook، این شرکت در مجموع 336 میلیون دلار از سرمایه گذارانی از جمله Future Planet Capital، In-Q-Tel، Midven و هانس-پیتر وایلد، بنیان گذار Capri-Sun جذب کرده است.
Zap Energy
شرکت Zap Energy از مغناطیس های ابررسانای دمای بالا یا لیزرهای فوق قدرتمند برای مهار پلاسما استفاده نمی کند. در عوض، به پلاسما شوک الکتریکی وارد می کند (متوجه شدید؟ Zap!) که باعث تولید میدان مغناطیسی خودش می شود. این میدان مغناطیسی، پلاسما را تا حدود 1 میلی متر فشرده می کند که در آن نقطه احتراق رخ می دهد. نوترون های آزاد شده توسط واکنش هم جوشی، به یک پوشش فلز مایع که رآکتور را احاطه کرده برخورد کرده و آن را داغ می کنند. فلز مایع سپس از طریق یک مبدل حرارتی به گردش در می آید و در آنجا بخار برای به حرکت درآوردن توربین تولید می کند.
مانند هلیون، Zap Energy نیز در اورت واشینگتن مستقر است و طبق آمار PitchBook، این شرکت 327 میلیون دلار جذب کرده است. حامیان آن شامل Breakthrough Energy Ventures (متعلق به بیل گیتس)، DCVC، Lowercarbon، Energy Impact Partners، Chevron Technology Ventures و خودِ بیل گیتس به عنوان سرمایه گذار فرشته هستند.
Proxima Fusion
بسیاری از سرمایه گذاران به سمت استارتاپ های بزرگی رفته اند که به دنبال طراحی های توکاماک یا روش های محصورکننده اینرسی هستند. اما «استلراتورها» (Stellarators) پتانسیل زیادی در آزمایش های علمی نشان داده اند، از جمله رآکتور Wendelstein 7-X در آلمان.
شرکت Proxima Fusion اما بر خلاف جریان آب حرکت می کند و توانسته یک سرمایه گذاری سری A به مبلغ 130 میلیون یورو جذب کند که مجموع سرمایه آن را به بیش از 185 میلیون یورو می رساند. سرمایه گذاران شامل Balderton Capital و Cherry Ventures هستند.
استلراتورها شبیه توکاماک ها هستند چون پلاسما را با استفاده از مغناطیس های قوی در شکلی حلقه-مانند مهار می کنند. اما این کار را با یک چرخش و پیچش واقعی انجام می دهند. به جای اینکه پلاسما را به زور در یک حلقه با طراحی انسانی نگه دارند، استلراتورها پیچ و تاب می خورند و برآمده می شوند تا با رفتارهای خاص پلاسما سازگار شوند. نتیجه باید پلاسمایی باشد که برای مدت طولانی تری پایدار می ماند و شانس واکنش های هم جوشی را افزایش می دهد.
Kyoto Fusioneering
با وجود تمام این استارتاپ هایی که به دنبال تولید انرژی هم جوشی هستند، شاید اجتناب ناپذیر بود که شرکت دیگری برای توسعه قطعاتی که یک نیروگاه را تکمیل می کنند، پدیدار شود. بخش های موسوم به «توازن نیروگاه» یا قطعاتی که خارج از رآکتور قرار می گیرند، از ژیروترون هایی که پلاسما را گرم می کنند تا سیستم های استخراج حرارت برای برداشت انرژی از واکنش های هم جوشی و تبدیل آن به الکتریسیته را شامل می شوند.
شرکت Kyoto Fusioneering این شرط بندی زودهنگام را انجام داده که اگر حتی یک استارتاپ هم جوشی در تولید انرژی کافی برای فروش به شبکه موفق شود، صنعت به تامین کننده ای برای تجهیزات جانبی و تخصص لازم برای ادغام آن در هر فناوری هم جوشی پیروزی، نیاز خواهد داشت.
به نظر می رسد سرمایه گذاران خطرپذیر با این موضوع موافق هستند و 191 میلیون دلار در Kyoto Fusioneering سرمایه گذاری کرده اند. سرمایه گذاران شامل 31Ventures، In-Q-Tel، JIC Venture Growth Investments، میتسوبیشی و Sumitomo Mitsui Trust Investment هستند.
Marvel Fusion
شرکت Marvel Fusion از رویکرد محصورکننده اینرسی پیروی می کند؛ همان تکنیک پایه ای که تاسیسات ملی احتراق (NIF) برای اثبات اینکه واکنش های هم جوشی هسته ای کنترل شده می توانند انرژی بیشتری نسبت به انرژی مورد نیاز برای شروع آن ها تولید کنند، استفاده کرد. مارول لیزرهای قدرتمندی را به هدفی شلیک می کند که با نانوساختارهای سیلیسیمی پوشانده شده است. این ساختارها تحت بمباران فرو می ریزند و سوخت را تا نقطه احتراق فشرده می کنند. چون هدف از سیلیسیم ساخته شده، تولید آن باید نسبتا ساده باشد و از دهه ها تجربه صنعت ساخت نیمه رساناها بهره ببرد.
این استارتاپ هم جوشی محصورکننده اینرسی در حال ساخت یک تاسیسات نمایشی با همکاری دانشگاه ایالتی کلرادو است که انتظار دارد تا سال 1406 عملیاتی شود. مارول که در مونیخ مستقر است، در مجموع 162 میلیون دلار از سرمایه گذارانی از جمله b2venture، دویچه تلکام، Earlybird و HV Capital به همراه تاوت هینریکوس و آلبرت ونگر به عنوان سرمایه گذاران فرشته، جذب کرده است.
First Light Fusion
برخلاف بسیاری دیگر از استارتاپ های هم جوشی، First Light Fusion از مغناطیس برای ایجاد شرایط لازم برای هم جوشی استفاده نمی کند. در عوض، از رویکردی به نام محصورکننده اینرسی پیروی می کند که در آن گلوله های سوخت هم جوشی تا زمانی که مشتعل شوند، فشرده می شوند.
اما حتی در آن زمان هم، First Light به روش های سنتی پایبند نمی ماند. اکثر تلاش ها در محصورکننده اینرسی، به پیروی از تاسیسات ملی احتراق که در سال 1401 یک آزمایش پیشگامانه انجام داد، از لیزر برای انجام کار سخت استفاده می کنند. اما First Light یک پرتابه را با استفاده از یک تفنگ دو مرحله ای به سمت هدف شلیک می کند؛ مرحله اول از باروت برای شلیک یک پیستون پلاستیکی استفاده می کند که هیدروژن را تا فشار تقریبا 10,000 بار (145,000 psi) فشرده می کند و سپس پرتابه را شلیک می کند. هدف طوری طراحی شده که نیروی برخورد را تقویت کند تا سوخت را تا نقطه احتراق فشرده نماید.
در اسفند 1403، شرکت First Light اعلام کرد که به دنبال ساخت نیروگاه خودش نخواهد بود و در عوض فناوری های اصلی خود را به شرکت های دیگر برای ساخت نیروگاه پیشنهاد می دهد. سخنگوی First Light گفت که این شرکت در حال برنامه ریزی برای ساخت «قابلیت توان پالسی است که به عنوان نیروگاه نمایشی ما عمل می کند اما کاربردهای علمی و دفاعی دیگری نیز خواهد داشت.» به عبارت دیگر، شرکت برنامه های خود برای ساخت نیروگاه را در جستجوی درآمد تغییر داده است.
طبق آمار PitchBook، شرکت First Light که در آکسفوردشایر بریتانیا مستقر است، 108 میلیون دلار از سرمایه گذارانی از جمله Invesco، IP Group و Tencent جذب کرده است.
Xcimer
اگرچه هیچ چیز در مورد هم جوشی را نمی توان ساده توصیف کرد، اما Xcimer رویکردی نسبتا مستقیم دارد: دنبال کردن علم پایه ای که پشت آزمایش موفقیت آمیز تاسیسات ملی احتراق بود و بازطراحی فناوری زیربنایی آن از ابتدا. این استارتاپ مستقر در کلرادو هدفش یک سیستم لیزری 10 مگاژولی است که پنج برابر قدرتمندتر از چیدمان NIF است که تاریخ ساز شد. دیواره های نمک مذاب محفظه واکنش را احاطه کرده اند که گرما را جذب کرده و از اولین دیواره جامد در برابر آسیب محافظت می کنند.
طبق داده های PitchBook، شرکت Xcimer که در دی 1400 تاسیس شد، تا کنون 100 میلیون دلار از سرمایه گذارانی از جمله Hedosophia، Breakthrough Energy Ventures، Emerson Collective، Gigascale Capital و Lowercarbon Capital جذب کرده است.
این گزارش در ابتدا در شهریور 1403 منتشر شد و به طور مداوم به روزرسانی خواهد شد.
تحولات اخیر نشان می دهد که هم جوشی هسته ای دیگر صرفا یک فرضیه علمی نیست، بلکه به میدانی برای رقابت های اقتصادی جدی تبدیل شده است. با ورود غول های فناوری و سرمایه های کلان به این عرصه، دهه آینده می تواند نقطه عطفی در تاریخ انرژی بشر باشد و ما را به سوی آینده ای پایدارتر و با انرژی بی پایان سوق دهد.
