Helion تؤمّن 225 مليون دولار لبناء أشباه موصلات مخصصة لمحطة اندماج نووي لعام 2028

نجحت شركة تطوير الاندماج النووي الخاصة Helion Energy في تأمين رأس مال إضافي قدره 225 million دولار لتسريع بناء أولى محطاتها التجارية لتوليد الطاقة وهندسة أجهزة أشباه موصلات مخصصة تهدف إلى زيادة إنتاج المحطة بشكل كبير، وفقاً لما أوردته TechCrunch. وتعمل الشركة، ومقرها Everett بولاية Washington، وفق جدول زمني مكثف لتزويد عملاق البرمجيات Microsoft Corporation بالكهرباء الأساسية بدءاً من عام 2028، وهو التزام تجاري بارز وضع الشركة في طليعة السباق كثيف رأس المال لتسويق طاقة الاندماج النووي تجارياً.

## Key facts

- جمعت Helion تمويلاً جديداً بقيمة 225 million دولار لدفع جدول النشر التجاري الخاص بها. - سيموّل رأس المال تطوير أشباه موصلات طاقة مملوكة للشركة تهدف إلى إمكانية مضاعفة صافي الناتج الكهربائي لمولدات الاندماج الخاصة بها. - تلتزم Helion تعاقدياً وقانونياً بتزويد Microsoft بما لا يقل عن 50 megawatts من طاقة الاندماج بحلول عام 2028 بعد فترة تشغيل تدريجي مدتها عام واحد. - على عكس تصميمات الاندماج الحراري التقليدية، تعتمد Helion على مفهوم الحصر المغناطيسي-القصوري النبضي الذي يستخرج الكهرباء مباشرة عبر الحث المغناطيسي بدلاً من التوربينات البخارية. - يضاف هذا التمويل إلى أكثر من 570 million دولار من تمويلات الأسهم السابقة التي جمعها المشروع منذ تأسيسه في عام 2013.

## What happened

أغلقت Helion Energy جولة تمويل بقيمة 225 million دولار مخصصة لدفع هدفين تقنيين مترابطين: استكمال نموذجها الأولي من الجيل السابع وبنيتها التحتية المخصصة للإنتاج التجاري، وتطوير أجهزة أشباه موصلات طاقة عالية مملوكة لها. ووفقاً لما نقلته TechCrunch، تركز مبادرة أشباه الموصلات على مكونات التبديل ذات الحالة الصلبة المتخصصة والمصممة للتعامل مع التيارات الكهربائية الفائقة وترددات النبضات السريعة التي تتطلبها بنية مفاعل Helion النبضي. وإذا تكللت هذه الخطوة بالنجاح، فقد تضاعف تعديلات الأجهزة القدرة الإنتاجية الفعلية للمنشآت التجارية المخطط لها دون الحاجة إلى زيادة متناسبة في حجم وعاء المفاعل.

يعتمد تصميم Helion على الاندماج المغناطيسي-القصوري، وهو أسلوب هجين يختلف اختلافاً جوهرياً عن مفاعلات توكاماك ذات الحصر المغناطيسي المستقر والضخمة التي تسعى إليها تحالفات بحثية دولية مثل ITER في France. وعوضاً عن ذلك، تُشكّل Helion بلازمويدين بتكوين معكوس المجال عند طرفين متقابلين لغرفة فراغ خطية ممتدة، وتسرّعهما باتجاه بعضهما البعض بسرعات تفوق سرعة الصوت باستخدام ملفات مغناطيسية، ثم تضغطهما في المركز باستخدام مجالات مغناطيسية قوية لإطلاق ظروف الاندماج عند درجات حرارة تتجاوز 100 million degrees Celsius.

ونظراً لأن التفاعل ينتج جسيمات مشحونة تتمدد ضد المجال المغناطيسي المحيط، فإن هذه العملية تحث تياراً كهربائياً مباشرة داخل الملفات المغناطيسية الخارجية. وتتجاوز هذه الآلية توربينات الدورة البخارية وحلقات التبريد الحراري المعتمدة في محطات الانشطار النووي التقليدية وتوليد الكهرباء بالفحم. ومع ذلك، يفرض نظام الحث المباشر متطلبات استثنائية على إلكترونيات الطاقة الكهربائية التي تلتقط الطاقة وتنظمها وتعيد حقنها في النظام. وتستهدف جهود أشباه الموصلات المعلنة حديثاً معالجة هذا الاختناق الكهربائي عبر هندسة مفاتيح حالة صلبة قادرة على إدارة نبضات متعددة الميغاوات بأقل قدر من الفقد الحراري وتأخير استجابة مجهري.

## Why it matters

يمثل تطوير أجهزة أشباه موصلات مخصصة تحولاً عالي المخاطر من تجميع الأنظمة العامة إلى التصنيع الفيزيائي على مستوى المكونات. ولطالما شكّلت إلكترونيات الطاقة إحدى أكثر نقاط الاحتكاك استعصاءً في هندسة الطاقة النبضية عالية التكرار. فأشباه الموصلات التجارية المتاحة في الأسواق، والمصممة أساساً لوحدات التحكم في محركات السيارات الكهربائية ومحركات القاطرات والمحطات الفرعية للشبكات الإقليمية، ليست مصنفة لتحمل التيارات العابرة ذات الجهد الفائق ومعدلات تغير التيار العالية (di/dt) والإجهادات الحرارية الدورية المتأصلة في مفاعلات الاندماج النبضية.

وإذا نجحت Helion في تطوير مفاتيح تضاعف إنتاج المحطة، فإن التكلفة الرأسمالية لكل كيلووات من القدرة المركبة ستنخفض بشكل كبير. وتعاني المنشآت النووية—سواء الانشطارية أو الاندماجية النظرية—من نفقات رأسمالية أولية مرتفعة مقارنة بالنفقات التشغيلية. وإن نظاماً ينتج ضعف الكهرباء القابلة للبيع لكل غرفة تفاعل سيغير بشكل جوهري التكلفة المعيارية للكهرباء (LCOE)، مما يجعل الاندماج أكثر تنافسية في مواجهة الطاقة الشمسية على نطاق المرافق المقترنة بتخزين البطاريات طويل الأمد وتوربينات الغاز الطبيعي ذات الدورة المركبة الحديثة.

علاوة على ذلك، يؤثر ضخ رأس المال مباشرة على المشهد التكنولوجي التجاري الأوسع؛ إذ يواجه مزودو الخدمات السحابية فائقة النطاق، بقيادة Microsoft وAmazon وGoogle، أزمة حادة في إمدادات الطاقة ناجمة عن الاستهلاك المتسارع لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي التوليدي. وفي May 2023، وقّعت Microsoft اتفاقية ملزمة لشراء الطاقة مع Helion لشراء الكهرباء من محطة بقدرة 50-megawatt مقررة لعام 2028، مع قيام شركة المرافق Constellation Energy بدور مسوّق الطاقة. وتعتمد الغرامات التجارية والمصداقية المؤسسية على الوفاء بذلك الموعد النهائي. ويشير نشر أشباه موصلات مخصصة إلى أن Helion تعمل بقوة على تحسين الواجهة الخلفية الكهربائية لمحطاتها للوفاء بحصص النقل التعاقدية.

## The background

تأسست Helion في عام 2013 على يد علماء الاندماج David Kirtley وJohn Slough وChris Pihl وGeorge Votroubek، منبثقة من أبحاث أُجريت في University of Washington وأعمال تطوير مبكرة مدعومة من Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) التابعة لـ United States Department of Energy. وعلى مدى عقد تقريباً، عمل المشروع في هدوء نسبي مقارنة بمبادرات الحصر المغناطيسي الأكثر شهرة، مواصلاً بناء سلسلة من النماذج التجريبية أُطلق عليها أجهزة الضغط النبضي الحثي.

وبرز المشروع على نطاق أوسع أمام الرأي العام عقب جولة تمويل Series E بقيمة 500 million دولار في أواخر عام 2021، قادها Sam Altman، الرئيس التنفيذي لـ OpenAI، الذي ساهم بمبلغ 375 million دولار من ثروته الشخصية وتولى منصب رئيس مجلس إدارة Helion. وتضمنت جولة التمويل تلك التزامات مشروطة بمبلغ إضافي قدره 1.7 billion دولار مرتبط بتحقيق إنجازات فنية رئيسية، بما في ذلك توليد صافي كهرباء والوصول إلى عتبات اندماج فائقة الحرارة.

يتميز المسار التقني لـ Helion في جانبين حاسمين: نوع الوقود وتحويل الطاقة. فمعظم مشاريع الاندماج السائدة تعتمد دورة وقود الديوتيريوم-التريتيوم (D-T)، والتي تندمج عند درجات حرارة أقل نسبياً (نحو 100 إلى 150 million degrees Celsius) ولكنها تطلق 80 percent من طاقتها على شكل نيوترونات نشطة بطاقة 14.1 MeV. وتؤدي هذه النيوترونات إلى تآكل شديد في جدران احتواء المفاعل وتحث نشاطاً إشعاعياً ثانوياً في الفولاذ الهيكلي المحيط، فضلاً عن تطلبها أغطية مائية حرارية لامتصاص الحرارة وتشغيل التوربينات البخارية التقليدية.

بينما تستهدف Helion دورة وقود الديوتيريوم-الهيليوم-3 (D-He3). ويعد هذا التفاعل غير نيوتروني في معظمه، حيث يطلق الطاقة في الغالب عبر جسيمات ألفا والبروتونات المشحونة. وتدفع نواتج التفاعل المشحونة نحو الخارج ضد مجال الاحتواء المغناطيسي، مما يتيح الاسترداد المباشر للطاقة الكهربائية عبر قانون فاراداي للحث. ومع ذلك، يتطلب تفاعل D-He3 درجات حرارة اشتعال تقترب من 200 million degrees Celsius، كما أن الهيليوم-3 نادر للغاية على كوكب الأرض. وتنتج Helion الهيليوم-3 داخلياً عن طريق التقاط وتحلل التريتيوم الناتج عن تفاعلات جانبية في نبضات الديوتيريوم النقي. وبذلك تنقل هذه الموازنة الهندسية التحدي التكنولوجي الأساسي من الديناميكا الحرارية البخارية إلى تحويل طاقة الحالة الصلبة ومجموعات المكثفات عالية الجهد والتحكم في المجال المغناطيسي في الوقت الفعلي.

## Reaction

لم تصدر أي من Microsoft أو Helion بياناً عاماً مشتركاً فورياً يوضح المعالم التعاقدية المحددة المرتبطة بشريحة رأس المال الجديدة بما يتجاوز التفاصيل التقنية التي أكدتها TechCrunch. ويتابع محللو الصناعة والمتخصصون في فيزياء الاندماج هذا التطور بمزيج من الاهتمام والتشكك التقني.

ولاحظ محللو الطاقة المستقلون مراراً أنه على الرغم من أن التحويل الحثي المباشر للطاقة في Helion أنيق من الناحية النظرية، إلا أن متانة إلكترونيات الطاقة تحت تأثير المجالات المغناطيسية النبضية المتكررة عالية التردد تظل غير مثبتة على نطاق المرافق التجارية. ومن المتوقع أن يدقق منتجو الطاقة المستقلون ومشغلو شبكات النقل في ملفات الربط البيني الخاصة بـ Helion مع اقتراب موعد عام 2028. ففي أسواق توليد الكهرباء، يتعين على المرافق استكمال دراسات ربط بيني صارمة مع منظمات النقل الإقليمية (RTOs) قبل سنوات من ضخ الكهرباء في شبكات البيع بالجملة، وهي عملية تتطلب عادةً أجهزة محددة المواصفات بالكامل ونماذج للاستقرار العابر.

وفي قطاع أشباه الموصلات، يتوقع متخصصو المواد أن تصميمات Helion الداخلية تعتمد على الأرجح على مواد ذات فجوة نطاق عريضة (WBG) أو فائقة الاتساع، مثل كربيد السيليكون (SiC) أو نتريد الغاليوم (GaN)، والتي توفر مجالات كهربائية للانهيار وموصلية حرارية فائقة مقارنة بالسيليكون القياسي. ويبقى السؤال حول ما إذا كانت Helion تعتزم بناء منشأة تصنيع داخلية أو الشراكة مع مسابك أشباه موصلات تجارية متخصصة لإنتاج الرقائق مطروحاً بين الموردين الصناعيين.

## What we don't know yet

لا تزال تفاصيل فنية ومؤسسية جوهرية غير معلنة. فبينما أكد تقرير TechCrunch رقم 225 million دولار والتركيز على أشباه الموصلات، لم تُكشف هوية المستثمرين الرئيسيين في آلية التمويل هذه، كما لم يتضح ما إذا كان هذا المبلغ يمثل سحباً من التزامات المراحل البالغة 1.7 billion دولار المقررة خلال جولة Series E لعام 2021 أو أسهم رأسمالية جديدة كلياً.

ومن الناحية التقنية، لم تنشر Helion مقاييس خاضعة لمراجعة الأقران تثبت تحقيق مكسب كهربائي صافٍ مستمر (حيث تتجاوز الطاقة الصافية الخارجة إجمالي طاقة الإدخال للنظام) من نموذجها الأولي من الجيل السادس Trenta أو جهازها من الجيل السابع Polaris. ورغم إعلان الشركة في عام 2021 أن Trenta حقق درجات حرارة بلازما بلغت 100 million degrees Celsius، فإن الجدوى التجارية تتطلب تشغيلاً مستداماً بمعدل تكرار مرتفع على مدى أشهر دون تدهور في المكونات.

علاوة على ذلك، لم تُفصّل المواصفات التقنية الدقيقة لأشباه الموصلات الخاصة—كتكوين موادها، وترددات التبديل، وعتبات معالجة التيار، وسلاسل توريد التصنيع. كما لم يتضح بعد الموقع الفعلي لمحطة الطاقة المقررة لعام 2028 المرتبطة بـ Microsoft، وما هي التصاريح البلدية التي تم الحصول عليها، أو كيف ستتعامل المنشأة مع مراجعات الربط بالشبكة والمراجعات البيئية.

## What to watch

سيقدم التقدم المحرز خلال الأشهر الـ 18 to 24 القادمة إشارات حاسمة حول قدرة Helion على الوفاء بهدفها التجاري لعام 2028. وسيراقب المتابعون المراحل التشغيلية للنموذج الأولي Polaris، المصمم لإثبات استرداد الكهرباء الصافية؛ حيث سيحدد أداء مفاتيح الطاقة النبضية ذات الحالة الصلبة داخل Polaris ما إذا كانت بنية أشباه الموصلات الجديدة تعمل كما هو معلن.

ثانياً، ستكشف الإيداعات التنظيمية في ولاية Washington أو أسواق الطاقة المجاورة عن الموقع الفعلي المزمع للمحطة. ونظراً لأن Helion تتجنب مخزونات التريتيوم الكبيرة وملامح التنشيط النيوتروني المرتبطة بمفاعلات الديوتيريوم-التريتيوم، فإنها تخضع لإطار تنظيمي بديل؛ إذ صوتت Nuclear Regulatory Commission (NRC) بالإجماع في April 2023 لتنظيم أنظمة الاندماج وفق إطار ترخيص المواد 10 CFR Part 30 بدلاً من قواعد Part 50/52 المرهقة المطبقة على مفاعلات الانشطار التجاري. وسيراقب المراقبون طلبات الترخيص على مستوى الولاية بموجب هذا الإطار لتحديد ما إذا كان البناء الفعلي قد بدأ.

أخيراً، ستشير معالم المشتريات إلى النضج التصنيعي. فإذا أبرمت Helion اتفاقيات تغليف متقدم أو تصنيع مع مسابك أشباه موصلات معتمدة، أو بدأت في استلام أجهزة تكييف الطاقة المتخصصة على نطاق واسع، فسيكون ذلك مؤشراً على انتقال مبادرة الرقائق الممولة حديثاً من النمذجة الحاسوبية إلى النشر الفعلي.

يتضمن هذا التقرير معلومات أصلية نشرتها TechCrunch والكاتب Tim De Chant.