ヘリオン・エナジー

ヘリオン・エナジー株式会社

会社種別	プライベート
業界	核融合発電
設立	2013年; 11年前 （2013年）
創設者	デビッド・カートリー ジョン・スラウ クリス・ピル ジョージ・ヴォトルーベック
本部	ワシントン州エバレット 、 私たち
主要人物	デビッド・カートリー（CEO） サム・アルトマン（会長） クリス・ピル ( CTO ) ジョージ・ヴォトロウベック（主任科学者）
従業員数	200+ [1]  (2023)
Webサイト	ヘリオンエナジー

ヘリオン・エナジー社は、ワシントン州エバレットに拠点を置くアメリカの核融合研究会社です。^{[2]同社は、}磁気慣性核融合技術を開発しており、非中性子核融合によってヘリウム3と核融合エネルギーを生産します。^{[3] [4]}これにより、水のみから得られる燃料を使用して、低コストでクリーンな電気エネルギーを生産できます。^[5]

同社は2013年にデイビッド・カートリー、ジョン・スラウ、クリス・ピル、ジョージ・ヴォトロウベックによって設立された。^[6]経営陣は2013年の全国クリーンテックオープンエネルギー生成コンペティションで優勝し、2014年のARPA-E未来エネルギースタートアップコンペティションで賞を受賞し、^{[7] 2014年の}Yコンビネータープログラムのメンバーであり、^[8] 2015年のARPA-E ALPHA契約「核融合条件へのFRCターゲットの段階的磁気圧縮」を受賞した。^[9]

2022年、同社は2022年GeekWire Awardsのイノベーション・オブ・ザ・イヤー、特に核融合エネルギースタートアップ部門のファイナリスト5社のうちの1社に選ばれました。^[10]

2023年、同社は2023年GeekWireの年間ベストワークプレイス賞の最終候補5社のうちの1社となった。^[11]

2023年5月10日、ヘリオン・エナジーはマイクロソフトがヘリオン・エナジーの最初の顧客となり、2028年からマイクロソフトに核融合発電を提供する予定であると発表した^。[12]

このシステムは1Hzで動作し、プラズマを注入し、それを核融合条件まで圧縮し、膨張させ、エネルギーを回収して発電することを目的としています。^[13]使用されるパルス核融合システムは、理論的には24時間365日稼働して発電することができます。コンパクトなサイズのため、このシステムは大きな投資を必要とせずに現在の化石燃料インフラを置き換えることができる可能性があります。^[14]

ヘリオンは重水素と³
3 Heを燃料として利用する。重水素と³ Heは主に非中性子核融合を起こし、そのエネルギーのわずか5%を高速中性子の形で放出する。市販の³ Heは希少で高価である。その代わりにHelion社は重水素- ^{3 He反応の}重水素-重水素（DD）副反応によって³ Heを生成する。DD核融合では、 ^{3 He原子が生成される可能性と、}トリチウム原子と陽子が生成される可能、半減期12.32年で^{さらに多くの3 Heになる。Helion社はこの方法で生成された3} Heを捕捉し、燃料として再利用することを計画している。Helion社はこのプロセスの特許を保有している。 ^[15]

この核融合アプローチは、磁場反転構成（FRC）プラズモイド（風力タービンの電力スイッチングエレクトロニクスから派生した固体電子機器で動作）の磁場を使用してプラズマエネルギーの損失を防ぎます。FRCは磁化されたプラズマ構成であり、閉じた磁場線、高いベータ、内部貫通の欠如が特徴です。^[7]

2つのFRCプラズモイドはパルス磁場によって毎秒300キロメートルを超える速度まで加速され、高圧下で1つのプラズモイドに融合します。^{[7]公表された計画では、核融合プラズマを12}テスラ（T）まで圧縮することを目標としています。 ^[16]

エネルギーは、プラズマの膨張を利用して磁気圧縮コイルと加速コイルに電流を誘導する直接エネルギー変換によって捕捉されます。また、アルファ粒子などの高エネルギー核融合生成物を直接電圧に変換します。DD核融合によって生成される³ He は 0.82 MeV のエネルギーを運びます。トリチウム副産物は 1.01 MeV、陽子は 3.02 MeV のエネルギーを運びます。

このアプローチにより、蒸気タービン、冷却塔、およびそれらに関連するエネルギー損失が不要になります。同社によると、このプロセスにより、入力エネルギーの大部分を95％以上の往復効率で回収することもできます^{[7] [17] [18]}

同社の核融合エンジンは、2005年から2012年にかけて実施された誘導プラズモイド加速器（IPA）実験^{[19] [20]}に基づいています。これらの実験では、重水素-重水素核融合が使用され、反応の半分で2.45 MeVの中性子が生成されました。IPA実験では、速度300 km/s、重水素中性子生成、および2 keVの重水素イオン温度が主張されました。^{[20] HelionとMSNWは、最も簡単に実現できるが14 MeVの中性子を生成する}重水素-三重水素実装について説明する記事を発表しました。Helionチームは、2011年にDD中性子生成を実証する査読済み研究を発表しました。^[20]

同社のウェブサイトのタイムラインによると、2014年にヘリオン社の4番目の核融合プロトタイプであるグランデが高磁場動作のテストのために開発された。グランデは4テスラの磁場圧縮を達成し、cmスケールのFRCを形成し、5keVのプラズマ温度に達する。グランデは他のどの民間核融合会社よりも優れた性能を発揮する。^[17]

2015年、ヘリオンは、最新の高電圧絶縁ゲートバイポーラトランジスタを使用して、100万パルス以上で95％以上の往復効率でエネルギーを回収し、小規模のパルス磁気システムからの初の直接磁気エネルギー回収を実証しました。より小規模なシステムでは、チームは10億を超えるFRCの形成を実証しました。^[17]

2018年、5番目のプロトタイプ「Venti」は磁場が7Tで、高密度でイオン温度が2keVでした。^{[14] Helionは、2018年10月に}米国エネルギー省のARPA -Eの年次ALPHAプログラム会議で中性子を生成するDD核融合実験の詳細を報告しました。^[21]その年の実験では、数keVの温度のプラズマ^[22]と6.4×10 ¹⁸ keV·s/m ³の三重積を達成しました。^[23]

2021年に同社は、1万回以上のパルスを伴う16か月のテストサイクルを経て、6番目のプロトタイプであるTrentaが商業用原子炉を稼働させる温度である1億度に到達したと発表した。^[14]磁気圧縮場は10 Tを超え、イオン温度は8 keVを超え、電子温度は1 keVを超えた。^{[24] [25]}同社はさらに、イオン密度が最大3 × 10 ²²イオン/m ³、閉じ込め時間が最大0.5 msであると報告した。^[26]

ヘリオン社の第7世代プロトタイプであるプロジェクト・ポラリスは2021年から開発が進められており、2024年に完成する予定である。 ^[27]この装置は、短時間であればパルスレートを10分ごとに1パルスから1秒ごとに1パルスに増加させることが期待されている。^[28]このプロトタイプは、核融合プラズマを1億度以上の温度まで加熱できると期待されている。^[29]ポラリスは、イオンが容器の壁を損傷しないように、トレンタよりも25％大きくする予定である。^[27]

2022年1月現在^{[アップデート]}、第8世代が設計段階にある。^[30]

ヘリオン・エナジーは、 NASA、米国エネルギー省、国防総省から700万ドルの資金提供を受け、^[31] 2014年8月にはシードアクセラレーターのYコンビネーターとミスリル・キャピタル・マネジメントを通じて民間部門から150万ドルを調達した。^[32]

2021年、同社の評価額は30億ドルに達した。^{[33] 2021}年末の時点で、投資額は合計7,780万ドルに達した。 [34] 2021年11月、HelionはシリーズEの資金調達で5億ドルを獲得し、特定のマイルストーンに関連した追加の17億ドルのコミットメントを獲得した。^[35]この資金調達は主に、 Helionの取締役会長も務めるOpenAIのCEO 、サム・アルトマンが主導した。^{[36] [37]}

プリンストン大学プラズマ物理学研究所の元研究者ダニエル・ジャスビー氏は、アメリカ物理学会のニュースレター「Physics & Society」（2019年4月）に掲載された手紙の中で、ヘリオン・エナジー社は正当な科学ではなく「ブードゥー核融合」を行っているとされる核融合スタートアップ企業の1つであると言及した。同氏は、この会社は「5年から10年以内に発電できる」と繰り返し主張している数社のうちの1社だが、「ほとんどすべての企業がDD核融合反応を1つも生み出していないようだ」と指摘した。^[38]しかし、ヘリオン社は2011年に早くもDD中性子生成を実証する査読済み研究を発表しており^[20]、独立したJASONレビューチームによると、ALPHAプログラムのために部分的に開発されたサブスケールのヘリオンプロトタイプであるVENTIは、 2018年に8× ¹⁰²²イオン/ m3、4 ^× 10−5^秒のエネルギー閉じ込め時間、2keVの温度という初期結果を達成しました。^[23] 2020年にヘリオン社は、予想されるDD核融合反応と中性子を伴う9keVを超える熱核融合プラズマと、ローソン基準である1× ^1020keV ·s/m3^を超える三重積の実証に成功した最初の民間企業となりました。^{[26 ]}

米国エネルギー省のARPA-Eの委託を受けた同じ2018年のMITRE / JASONレポートによると、Helionプロジェクトのリーダーや文献によると、商業的に実現するには40テスラの磁場が必要であり、プロトタイプでは8テスラの磁場を実現でき、2023年に損益分岐点に達すると予測されていた。レポートでは、Helionのアプローチの主な課題は「プラズマの安定性を維持しながら、十分に高い圧縮を同時に達成できるかどうか」であると述べられている。^[23] 2023年時点で、プロトタイプは10テスラの磁場を持ち、2024年に損益分岐点に達すると予測されている。^[40]

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