Mengunjungi Helion Energy ketika wilayah Seattle diselimuti asap

Pada hari Kamis, 20 Oktober, saya melakukan perjalanan pelaporan ke Everett, Washington, untuk mengunjungi Energi Helion, sebuah startup fusion yang telah mengumpulkan hampir $600 juta dari sejumlah investor Silicon Valley yang relatif terkenal, termasuk Peter Thiel dan Sam Altman. Ada lagi komitmen $1.7 miliar jika mencapai target kinerja tertentu.

Karena fusi nuklir berpotensi menghasilkan energi bersih dalam jumlah tak terbatas tanpa menghasilkan limbah nuklir jangka panjang, hal ini sering disebut sebagai "cawan suci" energi bersih. Namun, cawan suci tetap sulit dipahami, karena menciptakan kembali fusi di bumi dengan cara yang menghasilkan lebih banyak energi yang diperlukan untuk menyalakan reaksi dan dapat dipertahankan untuk jangka waktu yang lama sejauh ini tetap tidak dapat dicapai. Jika kita hanya bisa mengatur untuk mengkomersialkan fusi di bumi dan dalam skala besar, semua kesengsaraan energi kita akan terpecahkan, kata para pendukung fusi. 

Fusion juga telah berada di cakrawala selama beberapa dekade, hanya di luar jangkauan, tampaknya tertanam kuat dalam tekno-utopia yang hanya ada dalam novel fantasi fiksi ilmiah.

Tetapi mengunjungi ruang kerja dan lab Helion Energy yang sangat besar menarik gagasan fusi dari yang benar-benar fantastis dan menjadi berpotensi nyata bagi saya. Tentu saja, "berpotensi nyata" tidak berarti bahwa fusi akan menjadi sumber energi yang layak secara komersial yang memberi daya pada rumah Anda dan komputer saya tahun depan. Tapi rasanya tidak lagi seperti menerbangkan pesawat ruang angkasa ke Pluto.

Saat saya berjalan melewati gedung-gedung Helion Energy yang besar di Everett, satu sudah beroperasi penuh dan satu lagi masih dalam pembangunan, saya dikejutkan oleh bagaimana segala sesuatunya terlihat sehari-hari. Peralatan konstruksi, mesin, kabel listrik, meja kerja, dan bagian komponen yang tampak seperti pesawat luar angkasa yang tak terhitung jumlahnya ada di mana-mana. Rencana sedang dijalankan. Mesin yang tampak asing sedang dibangun dan diuji.

Bagi karyawan Helion Energy, membangun perangkat fusi adalah tugas mereka. Pergi ke kantor setiap hari berarti memasukkan bagian A ke Bagian B dan bagian C, mengutak-atik bagian-bagian itu, mengujinya, dan kemudian memasangnya dengan lebih banyak bagian, mengujinya, membongkar bagian-bagian itu mungkin ketika ada yang tidak beres, dan kemudian menyatukannya kembali sampai selesai. Dan kemudian pindah ke Bagian D dan Bagian E.

Tanggal kunjungan saya juga relevan dengan cerita ini, karena menambahkan lapisan kedua yang aneh-menjadi-nyata dalam perjalanan liputan saya. 

Pada tanggal 20 Oktober, wilayah Seattle Everett diselimuti asap kebakaran hutan yang berbahaya. Indeks kualitas udara untuk Everett adalah 254, menjadikannya kualitas udara terburuk di dunia pada waktu itu, menurut IQ Air.

“Beberapa kebakaran hutan yang terjadi di Cascades utara dipicu oleh kondisi cuaca yang hangat, kering, dan berangin. Angin timur menyalakan api serta mendorong asap yang dihasilkan ke arah barat menuju Everett dan wilayah Seattle,” Christi Chester Schroeder, Manajer Ilmu Kualitas Udara di IQAir North America, memberi tahu saya.

Pemanasan global membantu memicu kebakaran tersebut, Denise L. Mauzerall, seorang profesor teknik lingkungan dan hubungan internasional di Princeton, memberi tahu saya.

“Perubahan iklim telah berkontribusi pada suhu tinggi dan kondisi kering yang terjadi di Pacific Northwest tahun ini,” kata Mauzerall. “Kondisi cuaca ini, diperburuk oleh perubahan iklim, telah meningkatkan kemungkinan dan keparahan kebakaran yang bertanggung jawab atas kualitas udara yang sangat buruk.”

Sangat buruk sehingga Helion menyuruh semua karyawannya untuk tinggal di rumah untuk pertama kalinya. Manajemen menganggap terlalu berbahaya untuk meminta mereka meninggalkan rumah.

Keadaan kunjungan saya membuat pertempuran yang tidak nyaman. Di satu sisi, saya memiliki harapan baru tentang kemungkinan energi fusi. Pada saat yang sama, saya bergulat secara internal dengan rasa takut yang mendalam tentang keadaan dunia.

Saya tidak sendirian dalam merasakan beban saat ini. “Ini sangat tidak biasa,” Chris Pihl, salah satu pendiri dan chief technology officer di Helion, mengatakan tentang asap.

Pihl telah bekerja pada fusi selama hampir dua dekade sekarang. Dia melihatnya berkembang dari bidang akademisi fisikawan ke bidang yang diikuti oleh wartawan dan mengumpulkan miliaran investasi. Orang-orang yang mengerjakan fusion telah menjadi anak-anak yang keren, pahlawan yang tidak diunggulkan. Saat kita secara kolektif melewati harapan realistis untuk tetap berada dalam 1.5 derajat pemanasan yang ditargetkan dan karena permintaan energi global terus meningkat, fusi adalah home run yang terkadang terasa seperti satu-satunya solusi.

“Ini kurang dari pengejaran akademis, pengejaran altruistik, dan itu berubah menjadi lebih dari permainan bertahan hidup pada titik ini saya pikir, dengan apa yang terjadi,” kata Pihl kepada saya, saat kami duduk di kantor Helion yang kosong sambil memandangi dinding asap abu-abu. “Jadi perlu. Dan saya senang itu mendapat perhatian.”

CEO dan salah satu pendiri David Kirtley memandu saya mengelilingi ruang lab yang luas di mana Helion sedang mengerjakan konstruksi komponen untuk sistem generasi ketujuhnya, Polaris. Setiap generasi telah membuktikan beberapa kombinasi fisika dan teknik yang diperlukan untuk membawa pendekatan khusus Helion untuk fusi membuahkan hasil. Prototipe generasi keenam, Trenta, selesai pada tahun 2020 dan terbukti mampu mencapai 100 juta derajat Celcius, tonggak penting untuk membuktikan pendekatan Helion.

Polaris dimaksudkan untuk membuktikan, antara lain, bahwa ia dapat mencapai listrik bersih — yaitu, untuk menghasilkan lebih dari yang dikonsumsinya — dan sudah mulai merancang sistem generasi kedelapannya, yang akan menjadi sistem kelas komersial pertamanya. Tujuannya adalah untuk menunjukkan bahwa Helion dapat menghasilkan listrik dari fusi pada tahun 2024 dan memiliki daya di jaringan pada akhir dekade ini, kata Kirtley kepada saya.

Beberapa kelayakan untuk mendapatkan energi fusi ke jaringan listrik di Amerika Serikat bergantung pada faktor-faktor yang tidak dapat dikendalikan Helion — menetapkan proses pengaturan dengan Komisi Pengaturan Nuklir, dan proses perizinan untuk mendapatkan persetujuan interkoneksi jaringan yang diperlukan, sebuah proses yang telah dilakukan Kirtley diceritakan dapat berkisar dari beberapa tahun hingga sepuluh tahun. Karena ada begitu banyak rintangan peraturan yang diperlukan untuk menghubungkan fusi ke jaringan, Kirtley mengatakan dia mengharapkan pelanggan pertama mereka yang membayar kemungkinan besar adalah pelanggan pribadi, seperti perusahaan teknologi yang memiliki pusat data yang haus daya, misalnya. Bekerja dengan perusahaan utilitas akan memakan waktu lebih lama.

Salah satu bagian dari sistem Polaris yang mungkin terlihat paling aneh bagi ahli non-fusi (seperti saya) adalah Uji Injektor Polaris, yaitu bagaimana bahan bakar untuk reaktor fusi akan masuk ke perangkat.

Bisa dibilang metode fusi paling terkenal melibatkan tokamak, perangkat berbentuk donat yang menggunakan magnet super kuat untuk menahan plasma di mana reaksi fusi dapat terjadi. Sebuah proyek fusi kolaboratif internasional, yang disebut ITER (“jalan” dalam bahasa Latin), sedang membangun tokamak besar-besaran di Prancis Selatan untuk membuktikan kelangsungan fusi.

Helion tidak sedang membangun tokamak. Itu sedang membangun perangkat sempit panjang yang disebut Konfigurasi Terbalik Lapangan, atau FRC, dan versi berikutnya akan panjangnya sekitar 60 kaki.

Bahan bakar disuntikkan dalam semburan kecil pendek di kedua ujung perangkat dan arus listrik yang mengalir dalam lingkaran membatasi plasma. Magnet menyala secara berurutan dalam pulsa, mengirimkan plasma di kedua ujungnya menembak satu sama lain dengan kecepatan lebih dari satu juta mil per jam. Plasma saling bertabrakan di ruang fusi pusat di mana mereka bergabung menjadi plasma padat super panas yang mencapai 100 juta derajat Celcius. Di sinilah fusi terjadi, menghasilkan energi baru. Kumparan magnet yang memfasilitasi kompresi plasma juga memulihkan energi yang dihasilkan. Sebagian dari energi itu didaur ulang dan digunakan untuk mengisi ulang kapasitor yang awalnya memberi daya pada reaksi. Tambahan energi ekstra adalah listrik yang bisa digunakan.  

Kirtley membandingkan denyut mesin fusi mereka dengan piston.

“Anda mengompres bahan bakar Anda, itu membakar sangat panas dan sangat intens, tetapi hanya untuk sedikit. Dan jumlah panas yang dilepaskan dalam denyut kecil itu lebih banyak daripada api unggun besar yang menyala sepanjang waktu,” katanya kepada saya. “Dan karena itu adalah denyut nadi, karena itu hanya satu denyut nadi intensitas tinggi, Anda dapat membuat mesin itu jauh lebih kompak, jauh lebih kecil,” yang penting untuk menekan biaya.

Ide tersebut sebenarnya bukan hal baru. Itu diteorikan pada 1950-an dan 60-an, kata Kirtley. Tapi itu tidak mungkin untuk dieksekusi sampai transistor dan semikonduktor modern dikembangkan. Baik Pihl dan Kirtley melihat fusi di awal karir mereka dan tidak yakin itu layak secara ekonomi sampai mereka datang ke desain FRC ini. 

Parit lain yang harus dilintasi: Desain ini memang menggunakan bahan bakar yang sangat langka. Bahan bakar untuk pendekatan Helion adalah deuterium, sebuah isotop hidrogen yang cukup mudah ditemukan, dan helium tiga, yang merupakan jenis helium yang sangat langka dengan satu neutron tambahan.

“Dulu kami harus mengatakan bahwa Anda harus pergi ke luar angkasa untuk mendapatkan helium tiga karena itu sangat langka,” kata Kritley. Untuk memungkinkan mesin fusi mereka ditingkatkan, Helion juga mengembangkan cara untuk membuat helium tiga dengan fusi.

Tidak diragukan lagi bahwa Helion memiliki banyak langkah dan proses serta rintangan peraturan sebelum dapat membawa energi bersih tanpa batas ke dunia, seperti yang ingin dilakukan. Tapi rasanya berjalan di sekitar fasilitas lab terbuka lebar yang sangat besar — ​​dengan beberapa kipas langit-langit terbesar yang pernah saya lihat — tampaknya mungkin dengan cara yang belum pernah saya rasakan sebelumnya. Berjalan kembali ke asap hari itu, saya sangat bersyukur memiliki dosis harapan itu.

Tetapi kebanyakan orang tidak mengunjungi lab Energi Helion pada hari itu. Kebanyakan orang duduk terpaku di dalam, atau menempatkan diri mereka dalam risiko di luar, tidak dapat melihat cakrawala, tidak dapat melihat masa depan di mana membangun mesin fusi adalah pekerjaan yang dijalankan seperti mekanik yang bekerja di garasi. Saya bertanya kepada Kirtley tentang perasaan putus asa yang saya miliki saat melawan asap dan harapan pada bagian fusi yang sedang dirakit.

“Disonansi kognitif terkadang dari apa yang kita lihat di dunia, dan apa yang kita bangun di sini cukup ekstrim,” kata Kirtley.

“Dua puluh tahun yang lalu, kami kurang optimis tentang fusi.” Tapi sekarang, matanya bersinar saat dia mengantarku berkeliling lab. “Saya menjadi sangat bersemangat. Saya menjadi sangat – Anda bisa tahu – saya menjadi sangat bersemangat.”

Ilmuwan muda lainnya juga bersemangat tentang fusi. Pada awal minggu ketika saya berkunjung, Kirtley berada di konferensi Fisika Plasma Departemen Fisika Amerika memberikan ceramah.

“Di akhir pembicaraan saya, saya berjalan keluar dan ada 30 atau 40 orang yang datang bersama saya, dan di lorong, kami hanya berbicara selama satu setengah jam tentang industri ini,” katanya. “Kegembiraannya sangat besar. Dan banyak dari para insinyur dan ilmuwan muda yang merupakan mahasiswa pascasarjana atau pascadoktoral, atau dalam 10 tahun pertama karir mereka, yang sangat bersemangat tentang apa yang dilakukan industri swasta.”