Ymweld â Helion Energy pan oedd rhanbarth Seattle dan glo mewn mwg

Dydd Iau, Hydref 20, cymerais daith adrodd i Everett, Wash., i ymweled â hi Helion Ynni, cwmni cychwyn cyfuniad sydd wedi codi bron i $600 miliwn gan lu o fuddsoddwyr cymharol adnabyddus yn Silicon Valley, gan gynnwys Peter Thiel a Sam Altman. Mae ganddo $1.7 biliwn arall mewn ymrwymiadau os yw'n cyrraedd targedau perfformiad penodol.

Oherwydd bod gan ymasiad niwclear y potensial i wneud symiau di-ben-draw o ynni glân heb gynhyrchu unrhyw wastraff niwclear parhaol, fe'i gelwir yn aml yn “greal sanctaidd” ynni glân. Mae’r greal sanctaidd yn parhau i fod yn anodd dod o hyd iddo, fodd bynnag, oherwydd hyd yma mae ail-greu ymasiad ar y ddaear mewn ffordd sy’n cynhyrchu mwy o egni sydd ei angen i danio’r adwaith ac y gellir ei gynnal am gyfnod estynedig o amser yn anghyraeddadwy. Pe baem ond yn llwyddo i fasnacheiddio ymasiad yma ar y ddaear ac ar raddfa fawr, byddai ein holl broblemau ynni yn cael eu datrys, meddai cynigwyr ymasiad. 

Mae Cyfuno hefyd wedi bod ar y gorwel ers degawdau, ychydig allan o gyrraedd, i bob golwg wedi'i wreiddio'n gadarn mewn iwtopia techno sy'n bodoli mewn nofelau ffantasi ffuglen wyddonol yn unig.

Ond tynnodd ymweld â gweithle a labordy enfawr Helion Energy y syniad o ymdoddiad allan o'r rhyfeddol ac i'r hyn a allai fod yn real i mi. Wrth gwrs, nid yw “o bosibl yn real” yn golygu y bydd ymasiad yn ffynhonnell ynni hyfyw yn fasnachol i bweru eich cartref a fy nghyfrifiadur y flwyddyn nesaf. Ond nid yw bellach yn teimlo fel hedfan llong ofod i Plwton.

Wrth i mi gerdded drwy adeiladau enfawr Helion Energy yn Everett, un yn gwbl weithredol ac un sy'n dal i gael ei adeiladu, cefais fy nharo gan sut roedd popeth o'r diwrnod gwaith yn edrych. Mae offer adeiladu, peiriannau, cordiau pŵer, meinciau gwaith, a rhannau di-ri sy'n edrych ar longau gofod ym mhobman. Mae cynlluniau yn cael eu gweithredu. Mae peiriannau sy'n edrych yn wyllt o dramor yn cael eu hadeiladu a'u profi.

I weithwyr Helion Energy, eu gwaith nhw yw adeiladu dyfais ymasiad. Mae mynd i'r swyddfa bob dydd yn golygu rhoi rhan A yn Rhan B ac yn rhan C, chwarae gyda'r rhannau hynny, eu profi, ac yna eu rhoi gyda mwy o rannau, profi'r rheini, tynnu'r rhannau hynny ar wahân efallai pan nad yw rhywbeth yn gweithio'n iawn, ac yna ei roi yn ol at ei gilydd eto nes y gwna. Ac yna symud i Ran D a Rhan E.

Mae dyddiad fy ymweliad yn berthnasol i'r stori hon hefyd, oherwydd ychwanegodd ail haen o ryfedd-dod-real at fy nhaith adrodd. 

Ar Hydref 20, cafodd rhanbarth Seattle Everett ei orchuddio â lefelau peryglus o fwg tanau gwyllt. Mynegai ansawdd aer Everett oedd 254, sy'n golygu mai dyma'r ansawdd aer gwaethaf yn y byd ar y pryd, yn ôl IQ Awyr.

“Llawer o danau gwyllt yn llosgi yn y gogledd Cafodd y rhaeadrau eu hysgogi gan dywydd cynnes, sych a gwyntog. Ffynnodd gwyntoedd dwyreiniol y tanau yn ogystal â gyrru’r mwg canlyniadol tua’r gorllewin tuag at Everett a rhanbarth Seattle, ” Christi Chester Schroeder, dywedodd y Rheolwr Gwyddoniaeth Ansawdd Aer yn IQAir Gogledd America wrthyf.

Mae cynhesu byd-eang yn helpu i danio'r tanau hynny, Denise L. Mauzerall, athro peirianneg amgylcheddol a materion rhyngwladol yn Princeton, wrthyf.

“Mae newid yn yr hinsawdd wedi cyfrannu at y tymereddau uchel a’r amodau sych sydd wedi bodoli yng Ngogledd-orllewin y Môr Tawel eleni,” meddai Mauzerall. “Mae’r amodau tywydd hyn, sy’n cael eu gwaethygu gan newid hinsawdd, wedi cynyddu tebygolrwydd a difrifoldeb y tanau sy’n gyfrifol am ansawdd yr aer hynod o wael.”

Roedd hi mor ddrwg fel bod Helion wedi dweud wrth ei holl weithwyr am aros adref am y tro cyntaf erioed. Roedd y rheolwyr o'r farn ei bod yn rhy beryglus i ofyn iddynt adael eu tai.

Sefydlodd amgylchiadau fy ymweliad frwydr anghysurus. Ar y naill law, roedd gen i ymdeimlad newydd o obaith am y posibilrwydd o egni ymasiad. Ar yr un pryd, roeddwn i'n ymgodymu'n fewnol ag ymdeimlad dwfn o ofn am gyflwr y byd.

Nid oeddwn ar fy mhen fy hun yn teimlo pwysau'r foment. “Mae’n anarferol iawn,” Chris Pihl, cyd-sylfaenydd a phrif swyddog technoleg Helion, meddai am y mwg.

Mae Pihl wedi gweithio ar ymasiad ers bron i ddau ddegawd bellach. Mae wedi ei weld yn esblygu o faes academyddion ffisegydd i faes a ddilynir yn agos gan ohebwyr a chasglu biliynau mewn buddsoddiadau. Mae pobl sy'n gweithio ar ymasiad wedi dod yn blant cŵl, yr arwyr underdog. Wrth i ni gyda'n gilydd chwalu unrhyw obaith realistig o aros o fewn yr 1.5 gradd o gynhesu a dargedwyd ac wrth i'r galw byd-eang am ynni barhau i gynyddu, ymasiad yw'r rhediad cartref sydd weithiau'n teimlo fel yr unig ateb.

“Mae’n llai o ymlid academaidd, yn ymlid anhunanol, ac mae’n troi’n fwy o gêm oroesi ar y pwynt yma dwi’n meddwl, gyda’r ffordd mae pethau’n mynd,” meddai Pihl wrtha i, wrth i ni eistedd yn swyddfeydd gwag Helion yn edrych allan ar wal o fwg llwyd. “Felly mae’n angenrheidiol. Ac rwy’n falch ei fod yn cael sylw.”

Prif Swyddog Gweithredol a chyd-sylfaenydd David Kirtley cerdded fi o gwmpas y labordy enfawr lle mae Helion yn gweithio ar adeiladu cydrannau ar gyfer ei system seithfed cenhedlaeth, Polaris. Mae pob cenhedlaeth wedi profi rhyw gyfuniad o'r ffiseg a pheirianneg sydd eu hangen i ddwyn ffrwyth agwedd benodol Helion at ymasiad. Cwblhawyd y prototeip chweched cenhedlaeth, Trenta, yn 2020 a llwyddodd i gyrraedd 100 miliwn gradd Celsius, carreg filltir allweddol ar gyfer profi dull Helion.

Mae Polaris i fod i brofi, ymhlith pethau eraill, y gall gyflawni trydan net—hynny yw, i gynhyrchu mwy nag y mae’n ei ddefnyddio—ac mae eisoes wedi dechrau dylunio ei wythfed system gynhyrchu, sef ei system gradd fasnachol gyntaf. Y nod yw dangos y gall Helion wneud trydan o ymasiad erbyn 2024 a chael pŵer ar y grid erbyn diwedd y ddegawd, meddai Kirtley wrthyf.

Mae peth o ymarferoldeb cael ynni ymasiad i'r grid trydan yn yr Unol Daleithiau yn dibynnu ar ffactorau na all Helion eu rheoli - sefydlu prosesau rheoleiddio gyda'r Comisiwn Rheoleiddio Niwclear, a phrosesau trwyddedu i gael cymeradwyaethau rhyng-gysylltu grid gofynnol, proses y mae Kirtley wedi'i chael. Gall yr hyn a ddywedir amrywio o ychydig flynyddoedd i gymaint â deng mlynedd. Oherwydd bod cymaint o rwystrau rheoleiddiol yn angenrheidiol i gael ymasiad i fod yn gaeth i'r grid, dywedodd Kirtley ei fod yn disgwyl bod eu cwsmeriaid sy'n talu gyntaf yn debygol o fod yn gwsmeriaid preifat, fel cwmnïau technoleg sydd â chanolfannau data sy'n defnyddio pŵer, er enghraifft. Bydd gweithio gyda chwmnïau cyfleustodau yn cymryd mwy o amser.

Un rhan o'r system Polaris sy'n edrych efallai y mwyaf arallfydol ar gyfer arbenigwr nad yw'n ymasiad (fel fi) y Polaris Injector Test, sef sut y bydd y tanwydd ar gyfer yr adweithydd ymasiad yn mynd i mewn i'r ddyfais.

Gellir dadlau mai'r dull ymasiad mwyaf adnabyddus yw tokamak, dyfais siâp toesen sy'n defnyddio magnetau hynod bwerus i ddal y plasma lle gall yr adwaith ymasiad ddigwydd. Prosiect ymasiad cydweithredol rhyngwladol, o'r enw ITER (“y ffordd” yn Lladin), yn adeiladu tokamak enfawr yn Ne Ffrainc i brofi hyfywedd ymasiad.

Nid yw Helion yn adeiladu tokamak. Mae'n adeiladu dyfais hir gul o'r enw Ffurfweddiad Maes Gwrthdroi, neu FRC, a bydd y fersiwn nesaf tua 60 troedfedd o hyd.

Mae'r tanwydd yn cael ei chwistrellu mewn pyliau bach byr ar ddau ben y ddyfais ac mae cerrynt trydan sy'n llifo mewn dolen yn cyfyngu'r plasma. Mae'r magnetau'n tanio'n ddilyniannol mewn corbys, gan anfon y plasmas ar y ddau ben i saethu tuag at ei gilydd ar gyflymder mwy na miliwn o filltiroedd yr awr. Mae'r plasmas yn malu i mewn i'w gilydd yn y siambr ymasiad ganolog lle maen nhw'n uno i ddod yn blasma trwchus hynod boeth sy'n cyrraedd 100 miliwn gradd Celsius. Dyma lle mae ymasiad yn digwydd, gan gynhyrchu egni newydd. Mae'r coiliau magnetig sy'n hwyluso'r cywasgu plasma hefyd yn adennill yr egni a gynhyrchir. Mae rhywfaint o'r ynni hwnnw'n cael ei ailgylchu a'i ddefnyddio i ail-lenwi'r cynwysyddion a bwerodd yr adwaith yn wreiddiol. Yr ynni ychwanegol ychwanegol yw trydan y gellir ei ddefnyddio.  

Mae Kirtley yn cymharu curiad eu peiriant ymasiad â phiston.

“Rydych chi'n cywasgu'ch tanwydd, mae'n llosgi'n boeth iawn ac yn ddwys iawn, ond dim ond am ychydig. Ac mae faint o wres sy'n cael ei ryddhau yn y pwls bach yna yn fwy na choelcerth fawr sydd ymlaen drwy'r amser,” meddai wrthyf. “Ac oherwydd ei fod yn guriad curiad y galon, oherwydd dim ond un pwls bach dwysedd uchel ydyw, gallwch chi wneud yr injans hynny'n llawer mwy cryno, llawer llai,” sy'n bwysig ar gyfer cadw costau i lawr.

Nid yw'r syniad yn newydd mewn gwirionedd. Cafodd ei ddamcaniaethu yn y 1950au a'r 60au, meddai Kirtley. Ond nid oedd yn bosibl gweithredu nes bod transistorau a lled-ddargludyddion modern wedi'u datblygu. Edrychodd Pihl a Kirtley ar ymasiad yn gynharach yn eu gyrfaoedd ac nid oeddent yn argyhoeddedig ei fod yn ymarferol yn economaidd nes iddynt ddod i'r dyluniad FRC hwn. 

Ffos arall i'w chroesi: Mae'r dyluniad hwn yn defnyddio tanwydd sy'n brin iawn. Y tanwydd ar gyfer dull Helion yw dewteriwm , isotop o hydrogen sy'n weddol hawdd ei ddarganfod, a heliwm tri, sy'n fath prin iawn o heliwm gydag un niwtron ychwanegol.

“Roedden ni’n arfer gorfod dweud bod yn rhaid i chi fynd i’r gofod allanol i gael heliwm tri oherwydd ei fod mor brin,” meddai Kritley. Er mwyn cynyddu eu peiriant ymasiad, mae Helion hefyd yn datblygu ffordd o wneud heliwm tri gydag ymasiad.

Nid oes amheuaeth bod gan Helion lawer o gamau a phrosesau a rhwystrau rheoleiddiol cyn y gall ddod ag ynni glân diderfyn i'r byd, fel y mae'n bwriadu ei wneud. Ond y ffordd y mae'n teimlo i gerdded o amgylch cyfleuster labordy llydan agored enfawr - gyda rhai o'r cefnogwyr nenfwd mwyaf a welais erioed - mae'n ymddangos yn bosibl mewn ffordd nad oeddwn erioed wedi'i theimlo o'r blaen. Wrth gerdded yn ôl allan i'r mwg y diwrnod hwnnw, roeddwn i mor ddiolchgar i gael y dos hwnnw o obaith.

Ond nid oedd y rhan fwyaf o bobl yn mynd ar daith o amgylch labordy Helion Energy y diwrnod hwnnw. Roedd y rhan fwyaf o bobl yn eistedd yn sownd y tu mewn, neu'n rhoi eu hunain mewn perygl y tu allan, yn methu â gweld y gorwel, yn methu â gweld dyfodol lle mae adeiladu peiriant ymasiad yn swydd sy'n cael ei chyflawni fel mecanic yn gweithio mewn garej. Gofynnais i Kirtley am y teimlad brwydro a gefais o anobaith am y mwg a'r gobaith y byddai'r rhannau ymasiad yn cael eu cydosod.

“Mae anghyseinedd gwybyddol weithiau’r hyn rydyn ni’n ei weld yn y byd, a’r hyn rydyn ni’n ei adeiladu yma yn eithaf eithafol,” meddai Kirtley.

“Ugain mlynedd yn ôl, roedden ni’n llai optimistaidd am ymasiad.” Ond nawr, mae ei lygaid yn tywynnu wrth iddo fy ngherdded o gwmpas y labordy. “Rwy’n mynd yn gyffrous iawn. Rwy'n mynd yn fawr iawn - gallwch chi ddweud - rydw i'n dod yn llawn egni. ”

Mae gwyddonwyr ifanc eraill hefyd yn gyffrous am ymasiad. Ddechrau’r wythnos pan ymwelais, roedd Kirtley yng nghynhadledd Adran Ffiseg Plasma Cymdeithas Ffiseg America yn rhoi sgwrs.

“Ar ddiwedd fy sgwrs, cerddais allan ac roedd 30 neu 40 o bobl wedi dod gyda mi, ac yn y cyntedd, fe wnaethon ni siarad am awr a hanner am y diwydiant,” meddai. “Roedd y cyffro yn enfawr. Ac roedd llawer ohono gyda pheirianwyr a gwyddonwyr iau sydd naill ai’n fyfyrwyr gradd neu’n ôl-ddoethuriaid, neu yn ystod 10 mlynedd gyntaf eu gyrfa, sy’n gyffrous iawn am yr hyn y mae diwydiant preifat yn ei wneud.”