U predzoru sept. 5. siječnja 2021. godine, inženjeri su postigli veliku prekretnicu u laboratorijama MIT-ovog centra za znanost o plazmi i fuziju (psfc), kada je nova vrsta magneta, napravljena od visoko temperaturnog superprovodnog materijala, postigla svjetski rekord snage magnetnog polja od 20 tesla za magneta
Test je odmah proglašen uspješnim, ispunjavajući sve kriterije za dizajn nove fuzije, koja se zove Sparc, za koju su magneti ključna tehnologija. Šampanjac se popeo dok je umorna ekipa eksperimentatora, koja je dugo i naporno radila da bi postigla to, proslavljala svoje postignuće.
Ali to nije bio kraj procesa. U narednim mjesecima, tim je razdvojio i pregledao komponente magneta, pregledao i analizirao podatke stotina instrumenata koji su zabilježili detalje testiranja, i izvršio dva dodatna testiranja na istom magnetu, na kraju ga gurnuo do točke lomljenja kako bi naučio detalje
Sve ovo rad je sada kulminirao u detaljan izvještaj istraživača na PSFC i MIT spinout tvrtke Commonwealth fuzije sustava (CFS), objavljen u zbirci od šest recenziranih radova u posebnom izdanju ožujka izdanjeIznosovi za transakcije s primjenom superprovodljivosti. zajedno, članci opisuju dizajn i proizvodnju magneta i dijagnostičku opremu potrebnu za procjenu njegove učinkovitosti, kao i pouke naučene iz procesa. Sveukupno, tim je otkrio, da su predviđanja i računalno modeliranje bili točni, provjeravajući da jedinstveni elementi dizajna magneta mogu posluž
omogućavajući praktičnu fuzijsku energiju
Uspješno testiranje magneta, kaže Hitachi Amerika profesor inženjeringa Dennis Whyte, koji je nedavno dao ostavku kao direktor PSFC, bio je "najvažnija stvar, po mom mišljenju, u posljednjih 30 godina istraživanja fuzije".
Prije sept. U jednom istraživanju, u kojem je demonstrirano da su najbolji dostupni superprovodnici dovoljno snažni da potencijalno ostvare fuzijsku energiju, ali samo po veličinama i troškovima koji nikada ne bi mogli biti praktični ili ekonomski održiv.
Sada fuzija ima šansu, dodaje Whyte. Tokamaki, najčešće korišten dizajn za eksperimentalne fuzijske uređaje, imaju šansu, po mom mišljenju, da budu ekonomični jer imate kvantnu promjenu u svojoj sposobnosti, s poznatih pravila fizike zatvaranja, o tome da možete znatno s
Sveobuhvatni podaci i analiza iz testiranja magnete psfcs, kako su detaljno opisani u šest novih radova, pokazali su da su planovi za novu generaciju fuzijskih uređaja koji su dizajnirali MIT i cfs, kao i slični projekti drugih komercijalnih tvrtki za fuziju iz
Supraprovodnički proboj
fuzija, proces spajanja lakih atoma kako bi se formirali teži atomi, napaja Sunce i zvijezde, ali iskorištavanje tog procesa na Zemlji pokazalo se zastrašujućim izazovom, s desetljećima napornog rada i mnogim milijardama dolara potrošenih na eksperimentalne uređaje. Dugotrajno tražen
Ali da bi funkcionirao, potrebno je komprimirati gorivo na izuzetno visokim temperaturama i pritiscima, a budući da nijedan poznati materijal ne može izdržati takve temperature, gorivo mora biti držano na mjestu izuzetno jakim magnetnim poljima. Proizvodnja takvih snažnih polja zahtijeva superprovod
U tom slučaju, ne bi bilo potrebno samo da se zamjeni u postojećim magnetnim dizajnima. Umjesto toga, to je bio prepraca od temelja gotovo svih principa koje se koriste za izgradnju superprovodnih magneta, kaže Whyte. Novi Rebco materijal je izuzetno različit od prethodne generacije supertransakcije primjenjene superprovodljivostiopisati detalje tog procesa redizajniranja, sada kada je zaštita patenta na mjestu.
Ključna inovacija: bez izolacije
Jedna od dramatičnih inovacija, koja je mnoge druge na polju bila skeptična o mogućnostima uspjeha, bila je eliminacija izolacije oko tankih, ravnih traka superprovodničke trake koja su formirala magnet. Kao i gotovo sve električne žice, konvencionalni superprovodnički magneti su potpuno zaštićeni izola
kad smo započeli ovaj projekt, recimo 2018. godine, tehnologija korištenja visoko-temperaturskih superprovodnika za izgradnju velikih magneta visokog polja bila je u početku, kaže Zach Hartwig, profesor za razvoj karijere Robert N. Noyce na Odjelu za nuklearne znanosti i inženjering. Hartwig ima zajednič
standardni način izgradnje tih magneta je da se uvlači provodnik i imate izolaciju između uvlačenja, a potrebna vam je izolacija za suočavanje s visokim naponima koji se stvaraju tijekom izvannormalnih događaja kao što je isključenje. uklanjanje slojeva izolacije, kaže on, ima prednost
Magnetni sastav je malo manja verzija onih koji će formirati komoru u obliku krafne u uređaju za fuziju iskra koji sada gradi CFS u Devensu, Massachusetts. Sastoji se od 16 ploča, zvanih palačinke, svaka sa spiralnom uzvratom superprovodničke trake s jedne strane
to je bio prvi magnet na bilo kojoj dovoljnoj razini koji je stvarno istraživao što je uključeno u dizajniranje, izgradnju i testiranje magneta s takozvanom tehnologijom bez izolacije bez okretanja, kaže Hartwig. Bilo je vrlo iznenađenje zajednici kada smo najavili da je to beziz
Gurajući do granice... i dalje.
U početnom testu, opisanom u prethodnim radovima, dokazano je da je proces dizajna i proizvodnje ne samo radio, već je bio vrlo stabilan nešto u što su neki istraživači sumnjali. Sljedeća dva testiranja, također provedena krajem 2021. godine, zatim su gurnula uređaj na granicu namjer
dio misije programa testiranja, kaže Hartwig, bio je da zapravo upalim i namjerno ugasim magnet u punom obimu, tako da možemo dobiti kritične podatke u pravoj skali i u pravim uvjetima za napredak nauke, potvrditi dizajn kodove, a zatim razdvojiti magnet i vidjeti što je pošlo po zlu,
U posljednjem testu, koji je završio topljenjem jednog ugla jednog od 16 palačinki, proizvedeno je mnoštvo novih informacija, kaže Hartwig. Kao prvo, koristili su nekoliko različitih računalnih modela za dizajniranje i predviđanje performansi različitih aspekata performansi magneta, a u većini slučajeva, modeli su se složili
modeli najveće vjernosti koje smo skoro točno predviđali kako će se magnet zagrijati, do koje će mjere zagrijati kad počne gasiti, i gdje će biti posljedična šteta magnetu, kaže on. kako je detaljno opisano u jednom od novih izvješća, to test nam je zapravo točno rekao fizičku teoriju koja
Whyte kaže, u osnovi smo učinili najgore što je moguće na tulp, namjerno, nakon što smo testirali sve druge aspekte performansi tulpa. i otkrili smo da je većina tulpa preživjela bez oštećenja, dok je jedno izolirano područje izdržalo neko topljenje. to je kao nekoliko posto
Hartwig naglašava da je glavni razlog zbog kojeg je tim mogao postići tako radikalni novi rekordni dizajn magneta, i to napraviti prvi put i u prekrasnom rasporedu, bio zahvaljujući dubokom nivou znanja, stručnosti i opreme prikupljenim tijekom desetljeća rada Alcatora C-mod tokamak, Francis Bitter magnet laboratorija i
na primjer, jedan od glavnih doprinosa cfs-a bio je iskoristiti moć privatne tvrtke za uspostavljanje i proširenje lanca opskrbe na neviđenom nivou i vremenskom roku za najkritičniji materijal u projektu: 300 kilometara visokotemperaturnog superprovodnika, koji je nabavljen uz str
mislili smo o sebi kao o jednom timu, i to je omogućilo da radimo ono što smo radili.
