Seitsemännen päivän aamunkoitteessa. 5. maaliskuuta 2021 insinöörit saavuttivat merkittävän virstanpylväsen MIT:n plasman tiede- ja fuusiokeskusten laboratorioissa, kun uusi tyyppinen magneetti, joka on valmistettu korkean lämpötilan ylijohtavasta materiaalista, saavutti maailmanennätyksen, jonka mukaan magneettikentän voimak
Kokeilu julistettiin onnistuneeksi, koska se täytti kaikki uuden fuusiolaitteen, Sparc -nimisen, jonka magneetit ovat avain teknologia, suunnitelmat.
Seuraavina kuukausina tiimi repi magneetin osat kappaleiksi ja tutki niitä, tutki ja analysoi satoja laitteita, jotka tallensivat testin yksityiskohdat ja teki kaksi lisätestiä saman magneetin kanssa.
Kaikki tämä työ on nyt huippunsa saanut PSFC:n ja MIT:n yhteistyössä toimivan yhtiön Commonwealth Fusion Systemsin (CFS) tutkijoiden yksityiskohtainen raportti, joka on julkaistu kuuden vertaisarvioidun tutkimuksen kokoelmassaKäytetty ylikuormitus. yhdessä paperit kuvaavat magneetin suunnittelua ja valmistusta sekä sen suorituskyvyn arvioimiseen tarvittavaa diagnostista laitteistoa sekä prosessista saatuja opetuksia.
mahdollistaa käytännön fuusiovoiman
Magneetin onnistunut testi, sanoo tekniikan professori Dennis Whyte, joka hiljattain erosi PSFC:n johtajana, oli "minun mielestäni tärkein asia viimeisen 30 vuoden fuusiotutkimuksessa".
ennen septtiä. 5 osoituksena, parhaat käytettävissä olevat ylijohtavat magneetit olivat riittävän tehokkaita mahdollisesti fuusiorektorin energian saavuttamiseksi, mutta vain mittauksissa ja kustannuksissa, jotka eivät koskaan voineet olla käytännöllisiä tai taloudellisesti kannattavia.
"Nyt fuusiolla on mahdollisuus", toteaa Whyte. Tokamakit, joka on yleisimmin käytetty kokeellisten fuusiolaitteiden muotoilu, "on mielestäni taloudellinen mahdollisuus, koska tiedossa olevien sulkemisen fysiikan sääntöjen avulla voi kvanttisesti muuttaa kykyään vähentää huomattavasti fuusiota mahdollistavien esineiden kokoa ja
Kuuden uuden tutkimuksen yksityiskohtaisista psfcs-magneettitestien yksityiskohtaisista tiedoista ja analyyseistä on käynyt ilmi, että uuden sukupolven fuusiolaitteiden suunnitelmat MITin ja cfs:n suunnittelema sekä muiden kaupallisten fuusioyhtiöiden samankaltaiset suunnitelmat
Ylijohtavuuden läpimurto
Fusioni, kevyt atomien yhdistyminen raskaampiin atomeihin, antaa voimaa auringolle ja tähtiin, mutta prosessin hyödyntäminen maan päällä on osoittautunut pelottavaksi haasteeksi vuosikymmenien vaivattomasta työstä ja useista miljardeista dollarien käytöstä kokeellisiin laitteisiin. Pitkäaikaisesti
Mutta sen toimiminen vaatii polttoaineen puristamista poikkeuksellisen korkeille lämpötiloille ja paineille, ja koska mikään tunnettu materiaali ei kestäisi tällaisia lämpötiloja, polttoaine pitää pitää paikallaan erittäin voimakkailla magneettikentillä. Tällaisten voimakkaiden kenttien tuottaminen vaatii ylijohtavia magne
Uuden korkean lämpötilan ylijohtavan materiaalin hyödyntäminen ei ollut vain olemassa olevien magneettikokonaisuuksien korvattaessa. Sen sijaan se oli lähes kaikkien periaatteiden uudelleensäätäminen, joita käytetään ylijohtavien magneettien rakentamisessa, whyte sanoo.sovitettua ylikuormitusta koskevat liiketoimetTämä on kuitenkin hyvin yksinkertainen kysymys, koska se on yksi niistä, joita on esitetty.
keskeinen innovaatio: eristys puuttuu
Yksi merkittävistä innovaatioista, jotka olivat saaneet monet muut kentällä epäilevän sen menestymismahdollisuuksia, oli eristäminen eristys ympärillä ohuet, litteät nauhat superjohtava nauha, joka muodostaa magneetti. kuten käytännössä kaikki sähköjohtimet, tavanomaiset superjohtavat magneetit ovat täysin suoj
kun aloitimme tämän projektin, sanotaan 2018 tekniikan huippuluokitus oli pieni, ei oikeastaan edustava, mitä tarvitaan suurikokoisen esineen rakentamiseen. Magneettien kehittämissuunnitelmamme alkoi suurikokoisten magneettien rakentamisessa ja päättyi täydelliseen mittakaavaan lyhyessä ajassa,
standarditapa näiden magneettien rakentamiseksi on, että johtaja kiertetään ja kiertöiden välissä on eristys, ja eristys on tarpeen sellaisten suurten jännitteiden käsittelemiseksi, jotka syntyvät poikkeuksellisten tapahtumien, kuten sammuttamisen, aikana. eristyskertojen poistaminen, hän
Magneetti on hieman pienempi versio niistä, jotka muodostavat donitsinmuotoisen kammion CFS:n rakentamassa olevassa kipinänfuusiolaitteessa. Se koostuu 16 levystä, joita kutsutaan pannukakkeiksi.
tämä oli ensimmäinen riittävän laajuinen magneetti, joka todella tutki, mitä magneetin suunnitteluun, rakentamiseen ja testaamiseen liittyy tällä ns. ilman eristys- ilman vääntötekniikalla, sanoo Hartwig. se oli hyvin yllätys yhteisölle, kun ilmoitimme, että kyseessä oli eristys-
Työnnän rajalle... ja sen yli.
Ensimmäinen testi, joka on kuvattu aiemmissa artikkeleissa, osoitti, että suunnittelu- ja valmistusprosessi ei ainoastaan toiminut, vaan oli erittäin vakaa jotain, mistä jotkut tutkijat olivat epäilleet. Seuraavat kaksi testikäyntiä, jotka suoritettiin myös vuoden 2021 lopulla, työnsivät laitteen rajoituksiin
Hartwigin mukaan osa testin tehtävistä oli - laukaista ja sammuttaa tarkoituksella täysimittainen magneetti, jotta saisimme kriittiset tiedot oikeaan mittakaavaan ja oikeisiin olosuhteisiin edistää tieteellistä tutkimusta, vahvistaa suunnittelukoodit ja sitten purkaa magneetti ja nähdä, mitä meni pieleen, miksi meni pieleen
Tämä lopullinen testi, joka päättyi yhden 16 pannukakusta erään kulman sulamiseen, tuotti runsaasti uutta tietoa, Hartwig sanoo. Ensinnäkin he olivat käyttäneet useita erilaisia laskennallisia malleja suunnitella ja ennustaa suorituskykyä eri näkökohtia magneetin suorituskykyä, ja suurimmaksi osaksi mallit sop
korkeimman luotettavuuden malleja, jotka olimme ennustaneet lähes täsmälleen, miten magneetti lämmittyy, missä määrin se lämmittyy kun se alkaa sammua, ja missä sen seurauksena aiheutuva vahinko magneettiin olisi, hän sanoo. kuten se on kuvattu yksityiskohtaisesti yhdessä uusista
Whyte sanoo, että "periaatteessa teimme pahimman mahdollisen kaapelille tarkoituksella, kun olimme testanneet kaikki muut kaapelien suorituskykyä koskevat näkökohdat. ja havaitsimme, että suurin osa kaapelilta selviytyi vaurioittumattomana, kun taas yksi eristetty alue kärsi jonkinlaista su
Hartwig korostaa, että yksi merkittävä syy siihen, miksi tiimi pystyi toteuttamaan tällaisen radikaalin uuden ennätysmagneettiluonnosta ja tekemään sen oikein ensimmäisellä kerralla ja murto-osaisessa aikataulussa, oli syvä osaaminen, asiantuntemus ja laitteet, jotka kerättiin vuosikymmenien aikana Alcat
Hän sanoo, että yhteistyö cfs:n kanssa oli myös avainasemassa, sillä MIT ja cfs yhdistivät akateemisen laitoksen ja yksityisen yrityksen tehokkaimmat näkökohdat tekemään asioita yhdessä, joita kumpikaan ei olisi voinut tehdä yksin. esimerkiksi yksi merkittävimmistä cfs:n panoksista oli hyödyntää yksityisen yrityksen voimaa
Hän sanoo, että onnistumisen kannalta oli ratkaiseva myös kahden MIT:n ja CFS:n ryhmän yhdentyminen.
