De Amerikaanse fusiestartup Xcimer Energy heeft aangekondigd dat zijn "Phoenix"-lasersysteem, gevestigd in een privéfaciliteit, woensdag lokale tijd officieel is ontstoken en in gebruik is genomen. Het bedrijf zei dat het momenteel 's werelds grootste particuliere laserapparaat is. Xcimer probeert traagheidsfusiefusie van laboratoriumtechnologie om te zetten in een nieuwe energieopwekkingsmethode met commercieel potentieel, gebaseerd op het National Ignition Facility (NIF)-experiment.

De technische route van Xcimer is gemodelleerd naar de National Ignition Facility van het Lawrence Livermore National Laboratory in de Verenigde Staten. In december 2022 bereikte het apparaat voor het eerst een energie die vrijkwam bij de fusiereactie die groter was dan de energie die nodig was voor ontsteking, wat wordt beschouwd als een belangrijke mijlpaal in het kernfusieonderzoek. In het NIF-experiment gebruikten onderzoekers 192 laserstralen om te richten op een brandstofdoel dat kleiner was dan de kop van een potloodgum. De laser raakte eerst een gouden doelholte, verdampte deze en zette deze om in röntgenstralen. De röntgenstralen comprimeerden vervolgens de ingebouwde brandstofpellets, waardoor de atomen daarin fuseerden en energie vrijkwamen.

Daarentegen is Xcimer van mening dat door het gebruik van een krachtiger en eenvoudiger lasersysteem naar verwachting de systeemcomplexiteit en -kosten zullen worden verminderd, terwijl de output van fusie-energie behouden of verhoogd zal worden, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor commercialisering. Volgens het plan van het bedrijf zal het toekomstige ontwerp van de fusiecentrale worden uitgerust met twee hoofdlasers die laserpulsen van microseconden kunnen uitzenden. Deze pulsen zullen door een reeks optische systemen worden geleid die vergelijkbaar zijn met "energiecompressie" en zullen binnen een tijdschaal van nanoseconden energie overbrengen naar het brandstofdoel, waardoor de brandstofcompressie in zeer korte tijd wordt voltooid en de kans op het produceren van bruikbare fusiereacties wordt vergroot.

Het Phoenix-systeem dat dit keer online ging, wordt gezien als een belangrijke tussenstap op weg naar fusiecentrales. Het systeem maakt gebruik van "excimer amplificatie" technologie. Dit type laser is gebruikt bij de productie van halfgeleiders, maar de kracht van het Phoenix-systeem is aanzienlijk toegenomen. Xcimer vertelde de media dat deze kryptonfluoride (KrF) laser meer dan 1 kilojoule aan energie kan produceren wanneer hij op vol vermogen werkt, en dat de kernlengte van de laserversterking 38 meter bedraagt. Het bedrijf is van mening dat Phoenix momenteel voorop loopt op het gebied van de wereldmacht en schaal van particuliere lasersystemen.

Phoenix loopt echter nog ver achter op de specificaties die nodig zijn voor commerciële elektriciteitscentrales. Xcimer schat dat een echte commerciële fusiecentrale een totale laserenergie van meer dan 12 megajoule nodig zou hebben, ruim boven de huidige output van Phoenix. Daarom is Phoenix meer een technisch verificatieplatform voor latere grootschaliger systemen, inclusief belangrijke schakels zoals laserversterking, pulsvorming, optische transmissie en brandstof-doelinteractie.

Wat het tijdschema betreft, is Xcimer van plan de bouw en het testen van een prototypesysteem in 2028 te voltooien. Op deze basis zal het bedrijf grotere geïntegreerde systemen blijven ontwikkelen, met als doel ervoor te zorgen dat het hele apparaat "energiepariteit" bereikt, dat wil zeggen dat de output van elektrische energie minstens gelijk is aan de input. Volgens de huidige visie van het bedrijf zal naar verwachting halverwege de jaren 2030 worden begonnen met de bouw van de eerste fusiecentrale op commerciële schaal. Als technologie en economie tegen die tijd aan de normen kunnen voldoen, kan traagheidsfusie een belangrijke kracht worden in het nieuwe energielandschap.

Momenteel wordt de concurrentie op het mondiale fusieveld steeds heviger, en veel startende bedrijven onderzoeken verschillende routes en technische implementatiepaden. In deze context heeft Xcimer de ‘grootste particuliere laser ter wereld’ gelanceerd via het Phoenix-systeem, wat niet alleen een demonstratie is van technische kracht, maar ook een signaal aan de kapitaalmarkt en beleidsmakers: traagheidsfusie-fusie verschuift geleidelijk van het laboratorium naar engineering en industrialisatie. De overstap van een experimenteel apparaat op kilojouleniveau naar een commerciële elektriciteitscentrale op megajouleniveau betekent echter nog steeds lange technische iteraties en kapitaalinvesteringen. Het succesvol ontsteken van Phoenix is ​​slechts één van de belangrijkste uitgangspunten in dit proces.