dans les heures avant l'aube du Sept. Le 5 mai 2021, des ingénieurs ont franchi une étape importante dans les laboratoires du centre de science et de fusion du plasma du MIT (psfc), lorsqu'un nouveau type d'aimant, fabriqué à partir de matériaux supraconducteurs à haute température, a atteint un champ magnétique de 20 tesla, un record
Le test a été immédiatement déclaré un succès, ayant satisfait à tous les critères établis pour la conception du nouvel appareil de fusion, surnommé Sparc, pour lequel les aimants sont la technologie clé.
Mais ce n'était pas la fin du processus. Au cours des mois suivants, l'équipe a démonté et inspecté les composants de l'aimant, a examiné et analysé les données de centaines d'instruments qui ont enregistré les détails des tests, et a effectué deux essais supplémentaires sur le même aim
Tout ce travail a maintenant abouti à un rapport détaillé par des chercheurs de la PSFC et de la MIT, société dérivée de Commonwealth Fusion Systems (CFS), publié dans une collection de six articles examinés par des pairs dans une édition spéciale du numéro de mars deLes opérations de supraconductivité appliquée. ensemble, les documents décrivent la conception et la fabrication de l'aimant et l'équipement de diagnostic nécessaire pour évaluer ses performances, ainsi que les enseignements tirés du processus.
permettant une fusion électrique pratique
Le test réussi de l'aimant, dit le professeur d'ingénierie Dennis Whyte, qui a récemment démissionné de son poste de directeur du PSFC, a été "la chose la plus importante, à mon avis, au cours des 30 dernières années de recherche sur la fusion".
avant le sept. 5 démonstration, les meilleurs aimants supraconducteurs disponibles étaient assez puissants pour potentiellement obtenir de l'énergie de fusion mais seulement à des tailles et à des coûts qui ne pourraient jamais être pratiques ou économiquement viables.
"Maintenant, la fusion a une chance", ajoute-t-il. Les tokamaks, la conception la plus utilisée pour les dispositifs de fusion expérimentaux, "ont une chance, à mon avis, d'être économiques parce que vous avez un changement quantique dans votre capacité, avec les règles de la physique de confinement connues,
Les données et l'analyse détaillées des essais de l'aimant psfcs, détaillées dans les six nouveaux documents, ont démontré que les projets d'une nouvelle génération de dispositifs de fusion celui conçu par MIT et cfs, ainsi que des conceptions similaires par d'autres sociétés commerciales de fusion
la percée de la supraconductivité
La fusion, le processus de combinaison d'atomes légers pour en former d'autres plus lourds, alimente le soleil et les étoiles, mais exploiter ce processus sur terre s'est avéré être un défi intimidant, avec des décennies de travail acharné et de nombreux milliards de dollars dépensés pour des dispositifs
Mais pour que cela fonctionne, il faut compresser le carburant à des températures et pressions extraordinairement élevées, et comme aucun matériau connu ne peut résister à de telles températures, le carburant doit être maintenu en place par des champs magnétiques extrêmement puissants. Pour produire de tels champs pu
Le nouveau matériau rebco est extraordinairement différent de la génération précédente de supraconducteurs. On ne va pas seulement l'adapter et le remplacer, on va réellement innover à partir de zéro.les opérations de supraconductivité appliquéeIl est donc nécessaire de mettre en place une procédure de révision de la conception, maintenant que la protection par brevet est en place.
une innovation clé: aucune isolation
L'une des innovations spectaculaires, qui a eu beaucoup d'autres dans le domaine sceptique de ses chances de succès, était l'élimination de l'isolation autour des rubans fins et plats de ruban superconducteur qui formaient l'aimant. Comme pratiquement tous les fils électriques, les aimants superconduc
quand nous avons commencé ce projet, disons en 2018, la technologie d'utilisation de supraconducteurs à haute température pour construire des aimants à champ élevé à grande échelle était à ses balbutiements, dit Zach Hartwig, le professeur de développement de carrière Robert N. Noyce au département de science et ing
la façon standard de construire ces aimants est de faire enrouler le conducteur et d'avoir une isolation entre les enroulures, et vous avez besoin d'isolation pour faire face aux hautes tensions générées lors d'événements hors norme tels qu'un arrêt. éliminer les couches d'isola
L'assemblage de l'aimant est une version légèrement plus petite de celles qui formeront la chambre en forme de donut du dispositif de fusion Sparc actuellement construit par CFS à Devens, Massachusetts. Il se compose de 16 plaques, appelées crêpes, chacune portant une bobine en spirale de la bande supracond
Mais la conception sans isolation était considérée comme risquée, et beaucoup dépendait du programme de test. c'était le premier aimant à une échelle suffisante qui a vraiment sondé ce qui est impliqué dans la conception, la construction et le test d'un aimant avec cette technologie dite sans isolation sans torsion,
Pousser à la limite... et au-delà
Le test initial, décrit dans des articles précédents, a prouvé que le processus de conception et de fabrication fonctionnait non seulement, mais était très stable quelque chose dont certains chercheurs avaient douté. Les deux essais suivants, également effectués fin 2021, ont ensuite poussé l'appareil à la limite en créant délibéré
Une partie de la mission du programme de test, dit Hartwig, était de "déclencher et d'éteindre intentionnellement un aimant à grande échelle, afin que nous puissions obtenir les données critiques à la bonne échelle et les bonnes conditions pour faire avancer la science, pour valider les codes de conception, et ensuite démonter
Le test final, qui s'est terminé par la fusion d'un coin d'une des 16 crêpes, a produit une multitude de nouvelles informations, dit Hartwig. D'une part, ils avaient utilisé plusieurs modèles informatiques différents pour concevoir et prédire les performances de divers aspects de la performance de l'aimant, et pour la
les modèles de plus haute fidélité que nous avions prédits presque exactement comment l'aimant se réchaufferait, à quel degré il se réchaufferait quand il commencerait à s'éteindre, et où serait le dommage résultant à l'aimant, dit-il. comme décrit en détail
whyte dit, en gros nous avons fait la pire chose possible à une bobine, délibérément, après avoir testé tous les autres aspects de la performance de la bobine. et nous avons constaté que la plupart de la bobine a survécu sans dommage, tandis qu'une zone isolée a subi une certaine fusion.
Hartwig souligne que l'une des principales raisons pour lesquelles l'équipe a pu réaliser une conception aussi radicale d'un nouvel aimant record, et l'avoir fait correctement dès la première fois et dans un calendrier vertigineux, était grâce au niveau de connaissances, d'expertise et d'équipement acc
La collaboration avec cfs a également été essentielle, dit-il, avec MIT et cfs combinant les aspects les plus puissants d'une institution universitaire et d'une entreprise privée pour faire ensemble des choses qu'aucune d'entre elles n'aurait pu faire seule. par exemple, l'une des principales contributions de
L'intégration des deux équipes, celles du MIT et celles du CFS, a également été cruciale pour le succès, dit-il.
