Создан первый магнит нового поколения для Tokamak

магнит токамак

«На самом деле мечта каждого инженера — иметь технически сложный проект, требующий от вас разработки новых технологий и решений сложных проблем, но одновременно важных для всего мира» — говорит доктор Грег Бриттлс о проекте, над которым работает.

После завершения своих исследований в Оксфордском университете пять лет назад, он работал в Tokamak Energy, британском стартапе, который планирует построить термоядерный реактор.

Синтез — это реакция, которая приводит в действие всю материю. Если бы эту энергию можно было использовать на Земле, она стала бы огромным источником энергии, используя лишь крошечное количество топлива и не производя углекислого газа.

Принцип достаточно прост для понимания. Возьмите два атома водорода, добавьте достаточно тепла и давления, и они сольются вместе, образуя гелий. Во время этого процесса часть водородной массы превращается в тепло, которое можно использовать для производства электричества.

Загвоздка в том, что для того, чтобы здесь, на Земле, произошел синтез, нужно нагреть изотопы водорода до сотен миллионов градусов, пока они не станут настолько энергичными, что распадутся на вихревое состояние материи, называемое плазмой.

Задача всегда заключалась в том, чтобы удержать эту плазму. Звезды делают это с помощью гравитации, но на Земле наиболее распространенным методом является использование мощных магнитных полей для удержания плазмы в ограниченном пространстве.

Большая часть инженерных задач сводится к созданию магнитов. Они должны быть достаточно мощными, чтобы удерживать безумно горячую массу материи, но не использовать столько электроэнергии, чтобы ваш реактор потреблял больше энергии, чем вырабатывает.

Позже в этом году доктор Боб Мамгаард и его команда из Commonwealth Fusion Systems (CFS) протестируют новаторский магнит, который, по их словам, может совершить большой скачок вперед.

При весе 10 тонн D-образный магнит достаточно велик, чтобы человек мог пройти через него. Около 300 км очень специальной электромагнитной ленты намотано в эту D-образную форму.

Сама лента — это инженерный подвиг, на разработку которого потребовались десятилетия. На металлическую ленту нанесены тонкие слои сверхпроводящего редкоземельного оксида бария-меди (ReBCO). При охлаждении этот пучок ленты может очень эффективно проводить электричество, что очень важно, поскольку через него будет проходить 40 000 ампер, что достаточно для питания небольшого городка.

Когда индустрия термоядерного синтеза говорит об охлаждении, это означает, что лента должна быть охлаждена до минус 253 ° C. А холодильная установка для таких магнитов должна быть размером с целое здание.

CFS планирует реактор, который будет содержать 18 таких магнитов, расположенных в виде кольца — установка, известная как токамак — и недавно выбрала место для строительства реактора в Массачусетсе.

«Мы были первыми, кто действительно получил этот магнит, выходящий за рамки настольных, масштабных исследований и разработок, которые выполняли люди в небольших компаниях и некоторых национальных лабораториях.

«Мы уже работаем в таком масштабе, который требуется для создания термоядерных машин», — говорит доктор Мумгаард.

Прорыв в магнитных технологиях также является центральным для проекта термоядерного синтеза в Tokamak Energy в Великобритании.

Доктор Бриттлс потратил последние пять лет на разработку этой технологии и в настоящее время помогает построить демонстратор, в котором будет работать ряд мощных магнитов.

«Это будет сборка из множества катушек, генерирующих силы, которые все взаимодействуют друг с другом, образуя сбалансированный набор», — объясняет он.

Силы, которые могут генерировать такие магнитные поля, ошеломляют. При работе на полной мощности доктор Бритлс сравнивает силу, создаваемую его магнитами, с удвоенным давлением на дне самой глубокой океанской впадины.

Когда эти магниты будут готовы, они сформируют сферический токамак — термоядерный реактор в форме яблока.

Исследования показывают, что такая конструкция будет генерировать больше энергии на каждую используемую единицу мощности, чем токамак в форме пончика — конструкция, которую используют CFS и другие.

«Настоящая проблема — это коммерческий синтез. И это действительно то, что нас движет, почему мы сосредотачиваемся на сферическом токамаке из-за долгосрочных коммерческих преимуществ», — говорит д-р Дэвид Кингхэм, один из основателей Tokamak Energy и в настоящее время исполнительный вице-президент.

«Мы думаем, что наша технология будет использована на экспериментальной установке термоядерного синтеза в начале 2030-х годов», — говорит он. «Я думаю, это будет глобальная гонка».

Поделиться
Share on VK
VK
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Pin on Pinterest
Pinterest

Written by 

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии