trong những giờ trước bình minh của ngày 7 tháng 7. Vào ngày 5 tháng 5, 2021, các kỹ sư đã đạt được một cột mốc quan trọng trong phòng thí nghiệm của Trung tâm khoa học và hợp hạch plasma của MIT (psfc), khi một loại nam châm mới, được làm từ vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao, đạt được cường độ từ trường kỷ lục thế giới là 20 tesla cho một nam châm
thử nghiệm ngay lập tức được tuyên bố thành công, đã đáp ứng tất cả các tiêu chí thiết kế thiết bị tổng hợp mới, được đặt tên là Sparc, mà nam châm là công nghệ chính cho phép.
nhưng đó không phải là kết thúc của quá trình. trong những tháng tiếp theo, nhóm đã xé ra và kiểm tra các thành phần của nam châm, nghiên cứu kỹ lưỡng và phân tích dữ liệu từ hàng trăm dụng cụ ghi lại chi tiết của các thử nghiệm, và thực hiện hai lần thử nghiệm bổ sung trên cùng một nam châm, cuối cùng đẩy nó đến điểm
tất cả các công việc này đã đạt đến đỉnh điểm trong một báo cáo chi tiết của các nhà nghiên cứu tại PSFC và MIT Spinout công ty hệ thống tổng hợp hợp quốc (CFS), được xuất bản trong một bộ sưu tập sáu bài báo đánh giá ngang hàng trong một ấn bản đặc biệt của số tháng 3 củagiao dịch siêu dẫn áp dụng. cùng nhau, các bài báo mô tả thiết kế và chế tạo nam châm và thiết bị chẩn đoán cần thiết để đánh giá hiệu suất của nó, cũng như những bài học rút ra từ quá trình này. Nhìn chung, nhóm nghiên cứu thấy, các dự đoán và mô hình máy tính là đúng, xác minh rằng các yếu tố thiết kế độc đáo của nam ch
cho phép năng lượng tổng hợp thực tế
thử nghiệm thành công của nam châm, nói với Hitachi Mỹ Giáo sư kỹ thuật Dennis Whyte, người gần đây đã từ chức giám đốc của PSFC, là "điều quan trọng nhất, theo ý kiến của tôi, trong 30 năm nghiên cứu tổng hợp gần đây".
trước khi đến chỗ sept. 5 chứng minh, các nam châm siêu dẫn tốt nhất có sẵn đủ mạnh để có khả năng đạt được năng lượng tổng hợp nhưng chỉ với kích thước và chi phí không bao giờ có thể thực tế hoặc kinh tế khả thi. sau đó, khi các thử nghiệm cho thấy tính thực tế của một nam châm mạnh như vậy ở kích thước giảm đáng kể,
tôi nghĩ rằng, n giờ đây, phản ứng tổng hợp có cơ hội, whyte nói thêm. Tokamaks, thiết kế được sử dụng rộng rãi nhất cho các thiết bị tổng hợp thử nghiệm, có cơ hội, theo ý kiến của tôi, là kinh tế bởi vì bạn có một sự thay đổi lượng tử trong khả năng của bạn,
dữ liệu toàn diện và phân tích từ thử nghiệm nam châm psfcs, như được chi tiết trong sáu bài báo mới, đã chứng minh rằng các kế hoạch cho một thế hệ thiết bị phản ứng tổng hợp mới thiết kế bởi MIT và cfs, cũng như các thiết kế tương tự của các công ty phản ứng tổng hợp thương mại khác được
sự đột phá siêu dẫn
Phối hợp, quá trình kết hợp các nguyên tử nhẹ để tạo thành các nguyên tử nặng hơn, cung cấp năng lượng cho mặt trời và các ngôi sao, nhưng khai thác quá trình đó trên trái đất đã chứng minh là một thách thức khó khăn, với nhiều thập kỷ làm việc chăm chỉ và nhiều tỷ đô la chi tiêu cho các thiết bị thử nghiệm. mục tiêu đã được
nhưng để làm cho nó hoạt động đòi hỏi phải nén nhiên liệu ở nhiệt độ và áp suất cực cao, và vì không có vật liệu nào có thể chịu được nhiệt độ như vậy, nhiên liệu phải được giữ ở vị trí của nó bằng các trường từ cực mạnh. sản xuất các trường mạnh như vậy đòi hỏi nam châm siêu dẫn, nhưng tất cả các nam châm
lợi thế của vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao mới này không chỉ là vấn đề thay thế nó trong thiết kế nam châm hiện có. thay vào đó, nó là một công việc từ đầu của hầu hết các nguyên tắc mà bạn sử dụng để xây dựng nam châm siêu dẫn, whyte nói. vật liệu Rebco mới là ngoài thường khácGiao dịch về siêu dẫn áp dụngmô tả chi tiết về quá trình thiết kế lại đó, bây giờ mà bảo hộ bằng sáng chế đã được thực hiện.
một sự đổi mới quan trọng: không cách nhiệt
một trong những đổi mới đáng kể, mà có nhiều người khác trong lĩnh vực hoài nghi về cơ hội thành công của nó, là loại bỏ cách điện xung quanh các ruy băng siêu dẫn mỏng, phẳng tạo thành nam châm. giống như hầu hết các dây điện, nam châm siêu dẫn thông thường được bảo vệ hoàn toàn bởi vật liệu cách điện để ngăn
khi chúng tôi bắt đầu dự án này, vào năm 2018, công nghệ sử dụng siêu dẫn nhiệt độ cao để chế tạo nam châm trường cao quy mô lớn chỉ còn ở giai đoạn non, Zach Hartwig, giáo sư phát triển nghề nghiệp Robert N. Noyce tại khoa khoa học và kỹ thuật hạt nhân nói. Hartwig có một cuộc hẹn tại PSFC và
cách tiêu chuẩn để chế tạo nam châm này là bạn sẽ cuộn dây dẫn và bạn có cách điện giữa các cuộn dây, và bạn cần cách điện để đối phó với điện áp cao được tạo ra trong các sự kiện ngoài bình thường như tắt máy. loại bỏ các lớp cách điện, ông nói, có lợi thế là một hệ thống điện áp
Bộ nam châm là một phiên bản quy mô nhỏ hơn một chút của những người sẽ tạo thành buồng hình bánh rán của thiết bị hợp nhất Sparc hiện đang được xây dựng bởi CFS ở Devens, Massachusetts. Nó bao gồm 16 tấm, được gọi là bánh nướng, mỗi tấm có một vòng xoắn ốc của băng siêu dẫn ở một bên và các kênh
nhưng thiết kế không cách nhiệt được coi là rủi ro, và rất nhiều thứ đang được gắn vào chương trình thử nghiệm. đây là nam châm đầu tiên ở quy mô đủ lớn thực sự thăm dò những gì liên quan đến việc thiết kế, xây dựng và thử nghiệm nam châm với cái gọi là công nghệ không cách nhiệt không xoắn, Hartwig nói
Đẩy đến giới hạn... và vượt ra ngoài
thử nghiệm ban đầu, được mô tả trong các bài báo trước, chứng minh rằng quá trình thiết kế và sản xuất không chỉ hoạt động mà còn rất ổn định điều mà một số nhà nghiên cứu đã nghi ngờ. hai lần thử nghiệm tiếp theo, cũng được thực hiện vào cuối năm 2021, sau đó đẩy thiết bị đến giới hạn bằng cách cố tình tạo ra các điều kiện
một phần nhiệm vụ của chương trình thử nghiệm, Hartwig nói, là thực sự đi ra và cố tình tắt một nam châm toàn diện, để chúng ta có thể có được dữ liệu quan trọng ở quy mô đúng và các điều kiện phù hợp để tiến bộ khoa học, để xác nhận các mã thiết kế, và sau đó để lấy nam châm ra khỏi và xem những
thử nghiệm cuối cùng, kết thúc với sự tan chảy của một góc của một trong 16 bánh nướng, sản xuất một sự giàu có của thông tin mới, Hartwig nói. một điều, họ đã được sử dụng một số mô hình tính toán khác nhau để thiết kế và dự đoán hiệu suất của các khía cạnh khác nhau của hiệu suất từ và phần lớn, các mô hình
các mô hình độ tin cậy cao nhất mà chúng tôi đã dự đoán gần như chính xác như thế nào nam châm sẽ nóng lên, mức độ nào nó sẽ nóng lên khi nó bắt đầu tắt, và thiệt hại do đó đối với nam châm sẽ là đâu, ông nói. như được mô tả chi tiết trong một trong những báo cáo mới, th
whyte nói, về cơ bản chúng tôi đã làm điều tồi tệ nhất có thể với một cuộn dây, cố tình, sau khi chúng tôi đã thử nghiệm tất cả các khía cạnh khác của hiệu suất cuộn dây. và chúng tôi thấy rằng hầu hết các cuộn dây sống sót mà không bị hư hại, trong khi một khu vực bị cô lập duy trì
Hartwig nhấn mạnh rằng một lý do chính khiến nhóm có thể hoàn thành một thiết kế nam châm lập kỷ lục mới như vậy, và làm đúng ngay lần đầu tiên và theo lịch trình khó khăn, là nhờ vào mức độ sâu sắc của kiến thức, chuyên môn và thiết bị tích lũy trong nhiều thập kỷ hoạt động của tokamak c-mod của alcator, phòng
sự hợp tác với cfs cũng là chìa khóa, ông nói, với MIT và cfs kết hợp các khía cạnh mạnh mẽ nhất của một tổ chức học thuật và công ty tư nhân để làm những điều mà không ai có thể làm một mình. Ví dụ, một trong những đóng góp lớn của cfs là tận dụng sức mạnh của một công ty tư nhân để thiết lập
chúng tôi nghĩ về mình như một đội, và điều đó đã làm cho nó có thể làm những gì chúng tôi đã làm.
