В Массачусетском технологическом институте (MIT) достигнут значительный прогресс в создании дешевой термоядерной энергии путем разработки сверхпроводящих магнитов.

В ряде научных статей, опубликованных в мартовском выпуске журнала IEEE Xplore, ученые из MIT поделились своими исследованиями и принципами работы новых электромагнитов на основе высокотемпературной сверхпроводимости.

Этот прорыв назван самым значительным за последние 30 лет в области создания экономически эффективных термоядерных реакторов. Первые тесты масштабного прототипа высокотемпературного сверхпроводящего электромагнита состоялись 5 сентября 2021 года в лабораториях Центра науки о плазме и термоядерного синтеза MIT. Этот магнит весил около 9 тонн и создал электромагнитное поле силой 20 тесла.

Ученые разработали конструкцию магнита с нуля, используя новые принципы, и провели масштабные испытания, чтобы подтвердить правильность расчетов и идеи, которые были на тот момент новаторскими. До этого технологии и электромагниты уже могли создавать необходимые поля для удержания плазмы, нагретой до 100 миллионов градусов Цельсия, в изоляции от стенок рабочей камеры.

Однако эффективность этих систем была недостаточной с точки зрения экономической целесообразности. Ученые из MIT вместе с коллегами из Commonwealth Fusion Systems разработали более компактные и дешевые в производстве и обслуживании электромагниты, что значительно повысило их энергоэффективность. "Это почти в 40 раз снизило стоимость производства ватта термоядерного реактора за одну ночь", — заявили участники эксперимента.

"Теперь термоядерный синтез становится реальностью. Наиболее распространенная конструкция для экспериментальных термоядерных устройств может стать экономически целесообразной благодаря революционным изменениям в этой области". Это позволяет значительно сократить размеры и стоимость объектов, необходимых для термоядерного синтеза. Один из ключевых моментов успеха новых электромагнитов заключается в отказе от изоляции проводов в обмотках.

Ученые использовали голые провода в обмотке, благодаря сверхпроводимости, которая позволяет пренебрегать коротким замыканием между витками. Эксперименты подтвердили правильность этого подхода, и катушка электромагнита стала надежной, меньше по размерам и дешевле. В качестве обмотки использовался высокотемпературный сверхпроводник REBCO, который позволяет достигать сверхпроводящего состояния при температуре 20 К, что на 16 К выше, чем обычная сверхпроводимость.

Это значительно упрощает процесс охлаждения. Для одного электромагнита потребовалась полоса REBCO длиной 300 км. Отказ от изоляции провода позволил сэкономить много места в катушке. Информация о поставщике этого провода не разглашается, но есть предположения, что это китайский производитель Shanghai Superconductor.

В ходе испытаний магнита на критических режимах были проверены его теоретические модели до частичного разрушения. Это важно для дальнейшего улучшения конструкции и эксплуатационных характеристик электромагнитов для будущих термоядерных реакторов. Публикация статей означает, что теперь патенты на конструкцию электромагнитов и принципы их работы получены.

Это приближает нас к моменту, когда термоядерный синтез станет реальностью, а энергия станет доступной практически бесконечно и практически без загрязнений.

Источник: MIT

Так же стало известно что...https://bytopic.ru/post/2061

Если вам понравилась статья, можете поддержать автора