Det privata fusionsbolaget Commonwealth Fusion Systems intensifierar arbetet med att kommersialisera fusionsenergi i USA. Tillsammans med teknikjättarna Siemens och NVIDIA utvecklar bolaget nu en så kallad digital tvilling av sin prototypreaktor SPARC. Målet är att med hjälp av artificiell intelligens, avancerade simuleringar och industrimjukvara förkorta utvecklingstiden och minska behovet av kostsam fysisk testning.
Samarbetet innebär att Commonwealth Fusion Systems integrerar data från Siemens industriella mjukvaruplattform Xcelerator med NVIDIAs simulerings- och visualiseringsteknik. Den digitala tvillingen ska fungera som en virtuell kopia av SPARC-reaktorn och användas för att analysera, testa och jämföra olika drift- och konstruktionsscenarier innan de prövas i verkligheten.
Industrimjukvara och AI i centrum
Den digitala tvillingen bygger på data från Siemens Designcenter NX för avancerad produktutveckling och Teamcenter för livscykelhantering av produkter. Dessa verktyg används redan av Commonwealth Fusion Systems för att skapa, katalogisera och bearbeta konstruktioner och sammansättningar av reaktorn. Informationen kan därefter kopplas till bolagets egna modellerings- och simuleringsflöden, där även AI-baserade analysverktyg används.
NVIDIA bidrar med sina Omniverse-bibliotek och OpenUSD, vilket gör det möjligt att koppla samman konstruktionsdata med både klassiska fysikmodeller och AI-drivna beräkningsmodeller. Resultatet ska bli en högupplöst digital representation av SPARC som gör det möjligt att snabbt köra simuleringar, testa hypoteser och jämföra experimentella resultat från den fysiska anläggningen med virtuella beräkningar.
– CFS kommer att kunna komprimera år av manuella experiment till veckor av virtuell optimering med den digitala infrastruktur som utvecklats av NVIDIA och Siemens, säger Bob Mumgaard, medgrundare och vd för Commonwealth Fusion Systems, i ett uttalande. – Genom detta samarbete visar vi hur AI och integrerad digital ingenjörskonst kan påskynda steget från konstruktion till el till nätet.
SPARC ska visa vägen för ARC
SPARC byggs för närvarande vid Commonwealth Fusion Systems huvudkontor i Devens i delstaten Massachusetts. Reaktorn beskrivs som en kompakt fusionsmaskin med mycket starka magnetfält, i samma storleksklass som medelstora befintliga fusionsanläggningar men med betydligt högre magnetisk prestanda. Den ringformade konstruktionen ska med hjälp av kraftfulla elektromagneter skapa förutsättningar för fusion vid temperaturer över 100 miljoner grader Celsius.
Ambitionen är att SPARC ska producera mellan 50 och 100 megawatt fusionskraft och uppnå en energiförstärkning på mer än 10, vilket innebär att den ger betydligt mer energi än vad som tillförs processen. SPARC är dock främst tänkt som ett tekniskt steg mot nästa anläggning, ARC.
ARC planeras som bolagets första kommersiellt gångbara fusionskraftverk och ska enligt planerna leverera cirka 400 megawatt el. Det motsvarar elförsörjning för större industrisajter eller omkring 150 000 hushåll. Målet är att ARC ska kunna leverera el till elnätet i början av 2030-talet, även om tidsplanen bygger på att både teknik och finansiering faller på plats.
Stora investeringar
Trots de tekniska framsteg som utlovas återstår betydande osäkerheter kring kostnader, tillförlitlighet och faktisk kommersiell lönsamhet för fusionskraft. Flera tidigare projekt har dragits med förseningar och budgetöverskridanden, och ingen fusionsreaktor har ännu visat stabil elproduktion i industriell skala.
Ändå lockar tekniken kapital. I juli förra året tecknade Google ett investerings- och leveransavtal med Commonwealth Fusion Systems om 200 megawatt el från bolagets första ARC-anläggning, som planeras att byggas i delstaten Virginia. Avtalet ses som ett försök att säkra framtida baskraft, men bygger på att tekniken faktiskt når kommersiell drift enligt plan.
För Siemens och NVIDIA innebär samarbetet en möjlighet att visa hur avancerade digitala arbetsflöden kan användas även i extremt komplexa energiprojekt. För Commonwealth Fusion Systems handlar det om att vinna tid i en kapplöpning där tekniska genombrott inte automatiskt innebär kommersiell framgång.
Källor: Ursprunglig artikel om Commonwealth Fusion Systems, Siemens och NVIDIA.
