7월 새벽에 2021년 5월 5일, MIT 플라즈마 과학 및 융합 센터 (psfc) 연구소에서 엔지니어들이 중요한 이정표를 달성했습니다. 고온 초전도 물질로 만든 새로운 유형의 자석이 대규모 자석에 대한 세계 기록인 20 테슬라의 자기장 강도를 달성했습니다. 이는 사실상 무한한 전력 생산의 시대를
이 실험은 즉시 성공적이라고 선언되었고, 스파크라는 새로운 핵융합 장치의 설계에 필요한 모든 기준을 충족시켰습니다. 이 새로운 기술에는 자석이 핵심입니다.
하지만 그 과정이 끝나지 않았습니다. 그 후 몇 달 동안, 팀은 자석의 구성 요소를 찢어내고 검사했고, 테스트의 세부 사항을 기록한 수백 개의 기기의 데이터를 조사하고 분석했습니다. 그리고 같은 자석에 두 번의 추가 테스트를 수행했습니다.
이 모든 작업은 이제 PSFC와 MIT의 연구자들에 의해 상세한 보고서에 도달했습니다.적용된 초전도성 거래. 함께, 논문들은 자석의 설계와 제조와 그 성능을 평가하는 데 필요한 진단 장비와 그 과정에서 얻은 교훈에 대해 설명합니다. 전체적으로, 연구팀은 예측과 컴퓨터 모델링이 정확하다는 것을 발견했습니다. 자석의 독특한 설계 요소가 핵융합 발전소의 기초로 사용될 수 있음을 확인했습니다.
실용적인 핵융합 전력을 가능하게 하는
최근 PSFC의 이사장직을 사임한 공학 교수인 데니스 와이트는 이 자석의 성공적인 테스트가 지난 30년간 핵융합 연구에서 가장 중요한 일이라고 말했습니다.
세프트 전에 5 시범시험에서, 가장 좋은 사용 가능한 초전도 자석은 핵융합 에너지를 얻을 수 있을 만큼 강력했지만, 실제적이거나 경제적으로 실현 가능한 크기와 비용으로만 가능했습니다.
현재 핵융합은 기회가 있다 왜테는 덧붙인다. 실험 핵융합 장치에 가장 널리 사용되는 디자인인 토카맥은, 나는 핵융합을 가능하게 하는 물체의 크기와 비용을 크게 줄일 수 있다는 알려진 격리물리학의 법칙에 따라, 당신의 능력에 양자 변화를 가져왔기 때문에, 경제적인 기회가 있다고 생각합니다
6개의 새로운 논문에서 상세히 설명된 psfcs 자석 테스트의 포괄적인 데이터와 분석은 MIT와 cfs가 설계한 새로운 세대 핵융합 장치의 계획과 다른 상업적 핵융합 회사들의 유사한 설계가 과학적으로 견고한 기초를 가지고 있음을 보여 주었다.
초전도성 돌파구
핵융합은 가벼운 원자를 결합하여 더 무거운 원자를 형성하는 과정으로 태양과 별을 동력으로 작동시킵니다. 그러나 지구에서 그 과정을 활용하는 것은 수십 년의 힘든 작업과 실험 장치에 수십억 달러가 지출된 엄청난 도전으로 입증되었습니다. 오랫동안 추구되었지만 아직 달성되지 않은 목표는 핵융합 발전소를 건설하는 것입니다.
그러나 작동하려면 연료가 극도로 높은 온도와 압력에서 압축되어야 하며, 알려진 물질이 그러한 온도에 견딜 수 없기 때문에 연료는 극도로 강력한 자기장으로 유지되어야 합니다. 그러한 강한 필드를 생성하려면 초전도 자석이 필요하지만 이전 모든 핵융합 자석은 절대 영하 (4 켈빈 또는 -270도) 이상의 추
이 새로운 고온 초전도 물질을 활용하는 것은 기존 자석 디자인에서 대체하는 것이 아니라, 그것은 초전도 자석을 만드는 데 사용되는 거의 모든 원리를 처음부터 재개하는 일이었습니다. 왜테는 말합니다. 새로운 rebco 물질은 이전 세대의 초전도체와 매우 다릅니다. 당신은 단순히 적응하고 교체하는 것이 아니라, 당신은 실제로 처음부터 혁신 할 것입니다적용된 초전도성 거래특허 보호가 적용된 후 그 재설계 과정의 세부사항을 설명합니다.
핵심 혁신: 단열이 없습니다
이 분야에서 성공 가능성에 회의적인 많은 다른 사람들의 극적인 혁신 중 하나는 자석을 형성하는 초전도 테이프의 얇고 평평한 리본 주위에 단열을 제거하는 것이었습니다. 사실상 모든 전기 선과 마찬가지로, 일반적인 초전도 자석은 전류를 통해 흐르는 것을 유지하기 위해 단전 회로를 방지하기 위해 단열 물질로 완전히 보호
우리가 이 프로젝트를 시작했을 때, 2018년이라고 합시다. 대용량 고장 자석을 만드는 데 고온 초전도자를 사용하는 기술은 아직 초기 단계에 있었다고 핵과학과 공학부에서 로버트 노이스 경력개발 교수인 zach hartwig가 말한다. hartwig는 psfc에서 공동 임무를 맡고 있으며 자석 개발
이 자석들을 만드는 표준 방법은 선도자를 윙크하고 윙크들 사이에 단열을 가지고 있고, 닫기 같은 비정상적인 사건에서 생성되는 고전압을 처리하기 위해 단열이 필요합니다. 단열 층을 제거하는 것은 저전압 시스템이라는 장점이 있습니다. 제조 과정과 일정을 크게 단순화합니다. 또한
자석 집합은 매사추세츠 주 데븐스에서 현재 CFS에서 건설 중인 스파크 핵융합 장치의 도넛 모양의 방을 형성하는 자석의 약간 작은 규모 버전입니다. 그것은 팬케이크라고 불리는 16개의 판으로 구성되어 있으며, 각 쪽에는 초전도 테이프의 나선 나선 나선 나선
하지만 단열이 없는 설계는 위험하다고 여겨졌고, 테스트 프로그램에 많은 것이 달려 있었습니다. 이 기계는 이 소위 단열이 없는, 굽지 않는 기술로 자기자료를 설계하고 제작하고 테스트하는 데 어떤 일이 포함되는지를 실제로 탐구한 충분한 규모의 최초의 자석이었습니다. 하트위그는 이렇게 말합니다.
한계에 도달하고 그 이상으로
이전 논문에서 설명된 초기 테스트는 설계 및 제조 과정이 작동했을뿐만 아니라 매우 안정적이라는 것을 증명했습니다. 일부 연구자들은 의심했습니다. 다음 두 번의 테스트 실행, 또한 2021 년 말 수행, 그리고 의도적으로 불안정한 조건을 만들어서 장치를 한계에 밀어 넣었습니다.
하트위그는 테스트 프로그램의 임무의 일부라고 말합니다. 실제로 폭발하고 의도적으로 전용 자석을 끄는 것이었죠. 그래서 우리는 과학을 발전시키기 위해 올바른 규모와 올바른 조건에서 중요한 데이터를 얻을 수 있었고, 설계 코드를 검증하고, 자석을 분리하고 무엇이 잘못되었는지, 왜 잘못되었는지, 그리고 그것을 수정하기 위해 다음 반복을 어떻게 할 수 있는지 확인
하트위그는 16개의 팬케이크 중 한 개의 모퉁이의 녹음으로 끝나는 마지막 테스트가 많은 새로운 정보를 만들어냈다고 말합니다. 첫째로, 그들은 자기 성능의 다양한 측면의 성능을 설계하고 예측하기 위해 여러 가지 다른 계산 모델을 사용했고, 대부분의 경우 모델들은 전체 예측에 동의했고 일련의 테스트와 실제 세계 측정에 의해 잘 검증
그는 "우리는 자기자극이 어떻게 따뜻해질지, 그 마감이 시작되면 어느 정도 따뜻해질지, 그리고 그 결과 자기자극에 어떤 손상이 일어날지 거의 정확하게 예측한 가장 높은 신뢰성 모델에 대해 이야기했습니다. 새로운 보고서 중 하나에서 자세히 설명한 것처럼, 그 테스트는 실제로 우리에게 실제로 일어나는 물리학을 정확히 알려주고 어떤 모델이 앞으로 유용하고
왜테는 "우리는 기본적으로 코일에 가능한 최악의 일을 의도적으로 했습니다. 코일 성능의 다른 모든 측면을 테스트한 후. 그리고 우리는 코일의 대부분이 손상을 입지 않고 살아남았다는 것을 발견했습니다. 한 고립된 영역은 약간의 녹기를 유지하면서.
하트위그는 팀의 새로운 레코드 세팅의 마그네트 디자인을 달성할 수 있었던 주요 이유 중 하나는 알카토르 C-모드 토카마크, 프란시스 비트어 마그네트 연구소, 그리고 psfc에서 수행된 다른 작업의 수십 년 동안 축적된 깊은 지식, 전문 지식 및 장비 덕분에 처음
그는 MIT와 CFS가 학회와 민간 기업의 가장 강력한 측면을 결합하여 혼자서는 할 수 없었던 일을 함께 할 수 있다는 점에서 cfs와의 협력이 또한 핵심이었다고 말합니다. 예를 들어, cfs의 주요 기여 중 하나는 프로젝트에서 가장 중요한 물질을 위해 전례 없는 수준과 시간대에 공급망을 구축하고 확장하는 민간 회사의 힘을 활용하는 것이었습니다.
그는 MIT와 CFS의 두 팀의 통합이 성공에 결정적이었다고 말합니다.
