Cột mốc Fusion Laser của Xcimer Energy: Từ đổi mới phòng thí nghiệm đến công suất quy mô lưới điện

Cảnh quan công nghệ năng lượng đã thay đổi trong tuần này khi Bộ trưởng Năng lượng Hoa Kỳ Chris Wright và Đại diện Colorado Gabe Evans đến thăm cơ sở của Xcimer Energy tại Denver để chứng kiến trực tiếp tiến bộ đột phá của công ty trong việc thương mại hóa công nghệ nhiệt hạch laser. Chuyến thăm nhấn mạnh cách khu vực tư nhân của Mỹ tiếp tục mở rộng thành tựu khoa học của khu vực công thành các giải pháp sẵn sàng thị trường.

Nguyên mẫu Phoenix: Đang trên đà định hình lại thời gian của quá trình nhiệt hạch

Đội ngũ kỹ thuật của Xcimer đã vượt qua một ngưỡng quan trọng. Công ty gần đây đã hoàn thành lắp ráp ban đầu hệ thống laser nguyên mẫu của mình, gọi là “Phoenix,” và đã bắt đầu thử nghiệm vận hành trên một trong những laser KrF mạnh nhất thế giới từng được xây dựng trong thế kỷ này. Laser này đóng vai trò như động cơ quang học thúc đẩy kiến trúc nén xung Phoenix—trái tim của công nghệ được thiết kế để kích hoạt nhiên liệu nhiệt hạch với độ chính xác chưa từng có.

Người sáng lập đồng Conner Galloway xác nhận trong cuộc họp báo rằng Phoenix sẽ đạt trạng thái vận hành đầy đủ trong nửa đầu năm 2026. Điều quan trọng là dự án duy trì đúng tiến độ và ngân sách ban đầu, điều hiếm gặp trong phát triển hạ tầng năng lượng tiên tiến. Thành tựu kỹ thuật này mang ý nghĩa rộng hơn về cách năng lượng nhiệt hạch quy mô công nghiệp cuối cùng có thể chuyển từ trình diễn lý thuyết sang triển khai thương mại.

Tầm nhìn Vulcan: Đạt điểm hòa vốn kỹ thuật vào năm 2031

Ngoài Phoenix là Vulcan, cơ sở thế hệ tiếp theo của Xcimer được thiết kế để đạt được điều mà ngành gọi là điểm hòa vốn kỹ thuật—là điểm mà phản ứng nhiệt hạch tạo ra nhiều năng lượng hơn năng lượng cần thiết để bắt đầu phản ứng đó. Dự kiến hoàn thành vào năm 2030, Vulcan sẽ hoạt động với 12 megajoule năng lượng laser, đại diện cho laser công suất cao nhất từng được triển khai cho ứng dụng nhiệt hạch.

Điều làm nên sự khác biệt trong phương pháp của Xcimer là chiến lược kiến trúc laser của họ. Trong khi các chương trình nhiệt hạch truyền thống dựa vào hệ thống laser rắn—công nghệ cung cấp năng lượng cho Cơ sở Đốt cháy Quốc gia—Xcimer đã phát triển một cấu hình laser rắn mới giúp giảm đáng kể chi phí vận hành. Sáng kiến kiến trúc này giải quyết rào cản kinh tế đã hạn chế con đường thương mại hóa nhiệt hạch.

Vulcan dự kiến sẽ chứng minh điểm hòa vốn kỹ thuật vào năm 2031, giúp vượt qua cả cơ sở Laser Megajoule của Pháp và dự án gần đây của Trung Quốc tại Mianyang về mặt công suất laser và hiệu quả.

Tại sao điều này quan trọng đối với tương lai năng lượng của Mỹ

Sự có mặt của Bộ trưởng Wright báo hiệu sự công nhận của Washington rằng năng lượng nhiệt hạch là cơ sở hạ tầng quan trọng cho khả năng cạnh tranh quốc gia. Khác với các phương pháp năng lượng tái tạo khác, nhiệt hạch laser—phương pháp nhiệt hạch duy nhất được chứng minh khoa học có thể tạo ra năng lượng ròng—đem lại một nguồn năng lượng cơ bản vô hạn, không phát thải carbon.

Di sản của công nghệ này rất sâu sắc. Các nhà khoa học từ Livermore và Los Alamos đã chứng minh tính khả thi thương mại của nhiệt hạch cưỡng bức từ năm 1988 tại khu thử nghiệm Nevada. Cơ sở Phản ứng Đốt cháy Quốc gia của Lawrence Livermore đã đạt được bước ngoặt của khoa học vào tháng 12 năm 2022 khi xác nhận điểm hòa vốn khoa học. Bây giờ, Xcimer thúc đẩy quá trình chuyển đổi từ xác nhận khoa học sang thực tế kỹ thuật.

Cuộc thi đa bang cho vị trí của Vulcan

Quy trình lựa chọn địa điểm của Xcimer cho Vulcan bao gồm Colorado (trụ sở chính của công ty), Texas, New Mexico, California và các khu vực khác. Cơ sở này sẽ tuyển dụng hàng trăm nhà vật lý, kỹ thuật viên và nhân viên chuyên môn, đồng thời thúc đẩy đầu tư khu vực vào hạ tầng, phát triển lực lượng lao động và các ngành liên quan như trung tâm dữ liệu và sản xuất tiên tiến.

Vị trí chiến thắng sẽ trở thành trung tâm cho khoa học năng lượng cao, ứng dụng an ninh quốc gia và chuyên môn năng lượng không phát thải carbon ngày càng đóng vai trò trung tâm trong lợi thế địa chính trị.

Với hơn 150 nhân viên chủ yếu tại Denver và các hoạt động sản xuất bổ sung tại Tucson, Arizona, Xcimer đã xây dựng nền tảng tổ chức để mở rộng từ xác nhận nguyên mẫu đến sản xuất nhiệt hạch thương mại—có thể định hình lại cách nhân loại khai thác năng lượng cơ bản trong thập kỷ này.