استارتاپ فیوژن هلیون در حال توسعه نیمه هادی های جدیدی است که می تواند خروجی نیروگاه هایش را دو برابر کند

استارت آپ فیوژن هلیون این شرکت روز پنجشنبه اعلام کرد که 175 میلیون دلار بودجه فدرال برای تحقیق، توسعه و ساخت نیمه هادی های پیشرفته و الکترونیک قدرت برای نیروگاه های همجوشی خود دریافت کرده است.

در حال حاضر، این دستگاه ها حدود 5 تا 10 درصد از برقی را که از طریق آنها جریان می یابد، از دست می دهند. در حالی که این تلفات کوچک به نظر می رسد، آنها می توانند خود را در سیستم پیچیده ای مانند هلیون ترکیب کنند.

دیوید کرتلی، یکی از بنیانگذاران و مدیر عامل هلیون، به TechCrunch گفت: «اگر بتوانیم این تلفات را به نصف کاهش دهیم، در واقع دو برابر توان خروجی سیستم فیوژن است.

Helion برای تکمیل اولین نیروگاه خود، Orion، به‌موقع مسابقه می‌دهد تا به ضرب‌الاجل سال 2028 برای تامین برق مایکروسافت از شبکه برسد. کمک مالی حاصل از این جایزه به هلیون کمک می‌کند تا ماژول نیمه‌رسانای خودکار، بسته‌بندی و ظرفیت آزمایشی را برای تامین ماشین همجوشی که در حال حاضر در دست ساخت است، بسازد.

خط تولید جدید که در ایالت واشنگتن ساخته می شود، اولین خط تولید نیمه هادی در ایالات متحده خواهد بود که نه تنها در انرژی همجوشی، بلکه در تولید، تصفیه فاضلاب، پزشکی و دفاع استفاده می شود.

کرتلی گفت: «در حال حاضر هیچ تولیدکننده آمریکایی وجود ندارد که این کار را انجام دهد. “این کاملاً امکان رفتن از صفر به 100 را برای نیمه هادی های پیشرفته، ولتاژ بالا و پالسی در اینجا در ایالات متحده فراهم می کند.”

بودجه جدید

این جایزه سه ساله توسط وزارت بازرگانی بر اساس قانون CHIPS، قانونی در دوره بایدن که به دنبال تقویت تحقیق، توسعه و تولید ماژول های نیمه هادی در ایالات متحده است، در کنار بودجه فدرال، 50 میلیون دلار سرمایه گذاری خصوصی جدید را نیز اعلام کرد، اگرچه سرمایه گذار را فاش نکرد. در مجموع، Helion بیش از 3.2 میلیارد دلار جمع آوری کرده است و آن را به دومین استارتاپ فیوژن با سرمایه گذاری تبدیل کرده است.

کرتلی به TechCrunch گفت که بیش از 100 میلیون دلار برای تحقیق و توسعه بسته بندی های نیمه هادی و پیشرفته در ایالت واشنگتن کنار گذاشته می شود، در حالی که تقریباً 80 میلیون دلار از تلاش های تحقیق و توسعه در ورمونت برای ابزارسازی، طراحی و توسعه فرآیند پیشرفته نیمه هادی با GlobalFoundries حمایت می کند. به طور جداگانه، GlobalFoundries دریافت کرده است بیش از 80 میلیون دلار از دولت فدرال برای پیشبرد ساخت نیمه هادی های گالیم نیترید، نوعی که به طور گسترده در الکترونیک قدرت استفاده می شود.

جایزه Helion همچنین به دولت 175 میلیون دلار سود بدون رای در شرکت بر اساس ارزیابی سری G آن می دهد.

کرتلی اذعان کرد که تحقیق و توسعه که توسط این جایزه تامین می‌شود به موقع برای راه‌اندازی به Orion راه نمی‌یابد – قراردادهای فدرال ممکن است ماه‌ها طول بکشد تا مذاکره شود – اما او گفت که آنها قول می‌دهند به بهبود کارایی نیروگاه‌های بعدی هلیون کمک کنند، که رقابت‌پذیری آنها را در بازارهای بی‌نظیر برق بهبود می‌بخشد.

کارایی همه چیز است

راندمان نیمه هادی کلید رویکرد هلیون به همجوشی است، که الکتریسیته را مستقیماً از واکنش های همجوشی جمع آوری می کند نه اینکه از آنها برای گرم کردن بخار برای چرخاندن یک توربین استفاده کند.

این استارت آپ در حال توسعه راکتوری است که به پیکربندی معکوس میدانی معروف است. سوخت همجوشی به دو سر محفظه ساعت شنی مانند تزریق می شود، جایی که برای تشکیل پلاسما گرم می شود. سپس پلاسماها با استفاده از میدان های مغناطیسی به سمت یکدیگر شتاب می گیرند. هنگامی که آنها با هم برخورد می کنند، میدان مغناطیسی دیگری توپ را بیشتر فشرده می کند و دما را به بیش از 100 میلیون درجه سانتیگراد افزایش می دهد.

در این دماها و فشارها، اتم‌های موجود در سوخت همجوشی شروع به همجوشی می‌کنند، انرژی را در این فرآیند آزاد می‌کنند و پلاسما را به بیرون هل می‌دهند. این نیرو به میدان مغناطیسی فشار وارد می کند و آن انرژی توسط آهنرباها و خازن ها گرفته می شود و به الکتریسیته تبدیل می شود – به این فکر کنید که چگونه یک خودروی هیبریدی یا EV باتری را با استفاده از موتورهای الکتریکی برای کاهش سرعت خودرو شارژ می کند.

هلیون می‌گوید که این رویکرد، که به عنوان تبدیل مستقیم انرژی شناخته می‌شود، به راکتورهای آینده کمک می‌کند تا توان بیشتری از آنچه برای کار نیاز دارند تولید کنند، نقطه عطفی که هر نیروگاه همجوشی باید به آن برسد تا بتواند از نظر تجاری قابل دوام باشد. الکترونیک قدرت کارآمد بخش کلیدی این فرآیند است.

کرتلی گفت: «یکی از بخش‌های توانمند فناوری ما که به ما امکان می‌دهد این بازیابی مستقیم الکتریسیته را انجام دهیم – قرار دادن الکتریسیته به همجوشی و با راندمان بسیار بالا، بازیابی آن با سرعت بالا – نیمه‌رسانای مدرن است. “ما در اینجا می خواهیم آن را به سطح بعدی ببریم، کارایی را افزایش دهیم.”

بخش انرژی تنها جایی نیست که الکترونیک قدرت پیشرفته می‌تواند تأثیر داشته باشد. امروزه وسایل نقلیه الکتریکی گسترده ترین کاربرد را دارند. لوازم الکترونیکی مصرفی نیز می‌توانند سود ببرند، اگرچه اندازه و توان مورد نیاز در آنجا کمتر از هلیون است.

صنعت دفاعی احتمالاً یکی دیگر از ذینفعان خواهد بود. با هجوم پهپادها به میدان های جنگ و غلبه بر سلاح های دفاع هوایی موجود، تسلیحات انرژی مورد توجه جدیدی قرار گرفته اند. Bill Frauenhofer، که سرمایه‌گذاری و نوآوری نیمه‌رسانا را در وزارت بازرگانی رهبری می‌کند، در یک بیانیه مطبوعاتی اذعان کرد که این جایزه به «تبدیل و تحویل نیرو به برنامه‌های حیاتی در دفاع، انتقال شبکه و تولید انرژی پیشرفته کمک می‌کند».

با وجود پتانسیل قراردادهای دفاعی، کرتلی گفت که هلیون همچنان بر روی قرار دادن نیرو در شبکه متمرکز است. او گفت: «تامین انرژی داخلی، امنیت ملی از طریق تسلط بر انرژی، و امنیت انرژی – این تمرکز اصلی ما است.

به روز رسانی 10/23 در ساعت 9 صبح به وقت شرقی: جزئیات مربوط به سهام دولتی در Helion را اضافه می کند.