in die voordag ure van Sept. Op 5 Mei 2021 het ingenieurs 'n belangrike mylpaal bereik in die laboratoriums van MIT se plasmawetenskap en samesmeltingsentrum (PSFC), toe 'n nuwe tipe magneet, gemaak van hoë-temperatuur supergeleidende materiaal, 'n wêreldrekord magnetiese veldsterkte van 20 tesla vir 'n grootska
Die toets is onmiddellik as 'n sukses verklaar, aangesien dit aan al die kriteria voldoen het wat vir die ontwerp van die nuwe fusietoestel, genaamd Sparc, gestel is, waarvoor die magnete die sleutel is.
maar dit was ver van die einde van die proses. Oor die daaropvolgende maande het die span die komponente van die magneet uitmekaargebreek en ondersoek, die data van honderde instrumente wat die besonderhede van die toetse opgeteken het, ondersoek en ontleed en twee bykomende toetsritte op dieselfde magneet gedoen, wat dit uiteindelik
Al hierdie werk het nou tot 'n hoogtepunt gekom in 'n gedetailleerde verslag deur navorsers by PSFC en MIT Spinout Company Commonwealth Fusion Systems (CFS), gepubliseer in 'n versameling van ses portuurbeoordeelde artikels in 'n spesiale uitgawe van die Maart-uitgawe vanieee transaksies op toegepaste supergeleidingDie artikels beskryf die ontwerp en vervaardiging van die magneet en die diagnostiese toerusting wat nodig is om die prestasie daarvan te evalueer, asook die lesse wat uit die proses geleer is. Die span het bevind dat die voorspellings en rekenaarmodellering in die algemeen reg was, wat bevestig het dat die magneet se unieke ontwerp
wat praktiese kernfusie-krag moontlik maak
Die suksesvolle toets van die magneet, sê Hitachi Amerika ingenieurswese professor Dennis Whyte, wat onlangs as direkteur van die PSFC bedank het, was die belangrikste ding, na my mening, in die laaste 30 jaar van fusienavorsing.
voor die sept. 5 demonstrasie, was die beste beskikbare supergeleidende magnete kragtig genoeg om moontlik fusieneergie te bereik maar slegs teen groottes en koste wat nooit prakties of ekonomies lewensvatbaar kon wees nie. Toe die toetse die praktiese bruikbaarheid van so 'n sterk magneet met 'n baie verminderde grootte toon,
"Nou het samesmelting 'n kans", voeg Whyte by. Tokamaks, die mees gebruikte ontwerp vir eksperimentele samesmeltingstoestelle, "het na my mening 'n kans om ekonomies te wees omdat jy 'n kwantumverandering in jou vermoë het, met die bekende beperkingsreëls van fisika, om die
Die omvattende data en ontleding van die psfcs magneettoets, soos uiteengesit in die ses nuwe dokumente, het getoon dat planne vir 'n nuwe generasie kernfusie-toestelle dié wat deur MIT en cfs ontwerp is, sowel as soortgelyke ontwerpe deur ander kommersiële kernfusie-
die supergeleidende deurbraak
samesmelting, die proses om ligte atome te kombineer om swaarder te vorm, dryf die son en sterre aan, maar die benutting van daardie proses op aarde het 'n skrikwekkende uitdaging geblyk, met dekades van harde werk en baie miljarde dollars wat aan eksperimentele toestelle bestee is. die lang ges
maar om dit te laat werk, moet die brandstof teen buitengewoon hoë temperature en druk saamgepers word, en aangesien geen bekende materiaal sulke temperature kan weerstaan nie, moet die brandstof deur uiters kragtige magnetiese velde in plek gehou word. Om sulke sterk velde te produseer, is supergeleidende magnete nodig, maar al die vorige fus
Die nuwe Rebco-materiaal is buitengewoon anders as die vorige generasie supergeleiers. Jy gaan nie net aanpas en vervang nie, jy gaan eintlik van die grond af innoveer.transaksies op toegepaste supergeleidingbeskryf die besonderhede van daardie herontwerp proses, nou dat patent beskerming is in plek.
'n Sleutelinnovasie: geen isolasie nie
een van die dramatiese innovasies, wat baie ander in die veld skepties oor sy kanse op sukses gehad het, was die uitskakeling van isolasie rondom die dun, plat lintjies van supergeleidende band wat die magneet gevorm het. Soos feitlik alle elektriese drade, word konvensionele supergeleidende magnete ten volle beskerm deur iso
toe ons hierdie projek begin het, in sê 2018, was die tegnologie van die gebruik van hoë-temperatuur-supergeleiers om grootskaalse hoëveldmagnete te bou in sy kinderskoene, sê Zach Hartwig, die Robert N. Noyce-professor in die afdeling kernwetenskap en ingenieurswese.
die standaard manier om hierdie magnete te bou is dat jy die geleier sou draai en jy het isolasie tussen die wikkels, en jy het isolasie nodig om te gaan met die hoë spannings wat gegenereer word tydens abnormale gebeure soos 'n afskakeling. die eliminasie van die lae van isolas
Die magneetmonster is 'n effens kleiner weergawe van dié wat die donutvormige kamer van die Sparc-fusie-toestel sal vorm wat nou deur CFS in Devens, Massachusetts, gebou word. Dit bestaan uit 16 plate, genaamd pannekoeke, wat elk 'n spiraalopvou van die supergeleidende band aan die een
maar die ontwerp sonder isolasie is as riskant beskou, en baie was afhanklik van die toetsprogram. dit was die eerste magneet op enige voldoende skaal wat regtig ondersoek het wat betrokke is by die ontwerp en konstruksie en toetsing van 'n magneet met hierdie sogenaamde geen-isolasie-geen-draai tegnologie,
tot die uiterste... en verder
die aanvanklike toets, wat in vorige artikels beskryf is, het bewys dat die ontwerp- en vervaardigingsproses nie net gewerk het nie, maar ook baie stabiel was iets waaroor sommige navorsers getwyfel het. die volgende twee toetsrondes, wat ook einde 2021 uitgevoer is, het die toestel dan tot die grens gedruk deur
Hartwig sê dat deel van die missie van die toetsprogram was om 'n volskaalse magneet te ontplof en doelbewus te blus sodat ons die kritieke data op die regte skaal en die regte omstandighede kan kry om die wetenskap te bevorder, om die ontwerpkodes te valideer, en dan die magneet uitmekaar te
Hartwig sê dat die finale toets, wat geëindig het met die smelt van een hoek van een van die 16 pannekoeke, 'n rykdom van nuwe inligting opgelewer het. Om die een ding te noem, hulle het verskeie verskillende rekenmodelle gebruik om die prestasie van verskillende aspekte van die magneet se prestasie te ontwerp en te voorspel
die hoogste getrouheid modelle wat ons voorspel het amper presies hoe die magneet sal opwarm, in watter mate dit sal opwarm as dit begin uitdoof, en waar sou die gevolglike skade aan die magneet wees, sê hy. soos in detail beskryf in een van die nuwe verslae, die toets het ons eintlik presies
Whyte sê, basies het ons die ergste ding moontlik aan 'n spoel gedoen, doelbewus, nadat ons al die ander aspekte van die spoelprestasie getoets het. en ons het gevind dat die meeste van die spoel sonder skade oorleef het, terwyl een geïsoleerde gebied 'n mate van smelting ondergaan het.
Hartwig beklemtoon dat 'n belangrike rede waarom die span in staat was om so 'n radikale nuwe rekord-steunende magneetontwerp te bereik, en dit die eerste keer reg te kry en op 'n nekverwarmende skedule, was danksy die diep vlak van kennis, kundigheid en toerusting wat oor dekades van werking van die Al
die samewerking met cfs was ook die sleutel, sê hy, met MIT en cfs kombineer die mees kragtige aspekte van 'n akademiese instelling en private maatskappy om dinge saam te doen wat nie kon gedoen het op hul eie. Byvoorbeeld, een van die belangrikste bydraes van cfs was die gebruik van die krag van 'n private maatskappy
Die integrasie van die twee spanne, dié van MIT en dié van CFS, was ook van kardinale belang vir die sukses, sê hy. Ons het onsself as een span beskou, en dit het dit moontlik gemaak om te doen wat ons gedoen het.
