Împingeți plicul cu magneți de fuziune

David Fischer se află lângă camera de vid a experimentului (iluminată în albastru), unde vor fi montate benzile supraconductoare la temperatură înaltă pentru iradierea protonilor și măsurarea curentului de transport in situ. Laptopul dvs. afișează datele obținute în aceste măsurători, baza pentru determinarea curentului critic. Credit: Zoe Fisher

CU Membrul energetic David Fischer iradiază banda superconductoare la temperatură ridicată pentru a-i testa rezistența și a se pregăti pentru prima instalație pilot de fuziune.

„La vârsta de 12 și 15 ani a desenat; Îmi făceam planuri pentru dispozitive de fuziune “.

David Fischer își amintește că a crescut în Viena, Austria, imaginându-și cel mai bun mod de a răci cuptorul care conținea supa fierbinte de ioni cunoscută sub numele de plasmă într-un dispozitiv de fuziune numit tokamak. Cu o căldură de plasmă mai bună decât miezul soarelui, generată într-o cameră de vid în formă de gogoasă, la doar un metru de acești magneți, ce domenii de temperatură ar putea fi posibile cu diferiți agenți de răcire, s-a întrebat el.

„Trăiam aceste planuri și le arătam tatălui meu”, își amintește el. „Atunci cumva am uitat această idee de fuziune”.

Începând acum al doilea an la Centrul MIT pentru Fuziune și Știința Plasmei (PSFC) ca postdoctoral și ca nou membru al MIT Energy Fellow, sponsorizat de Eni, Fischer a recunoscut în mod clar „ideea fuziunii”. Și cercetările sale se învârt în jurul conceptelor care l-au angajat în tinerețe.

Proiectele timpurii ale lui Fischer au explorat o abordare populară a generării de energie de fuziune durabilă, fără carbon, cunoscută sub numele de „izolare magnetică”. Deoarece plasma răspunde la câmpurile magnetice, tokamak-ul este proiectat cu magneți pentru a menține atomii de topire în interiorul containerului și departe de pereții metalici, unde ar provoca daune. Cu cât confinarea magnetică este mai eficientă, cu atât plasma poate deveni mai stabilă și cu atât poate rămâne mai mult în interiorul dispozitivului.

Fischer lucrează la ARC, un concept de instalație pilot de fuziune care folosește benzi subțiri supraconductoare la temperatură înaltă (HTS) în magneți de fuziune. HTS permite câmpuri magnetice mult mai mari decât este posibil decât superconductorii convenționali, permițând un design tokamak mai compact. HTS permite, de asemenea, topirea magneților să funcționeze la temperaturi mai ridicate, reducând foarte mult răcirea necesară.

Fischer este interesat în mod deosebit de cum să prevină degradarea benzilor HTS. Reacțiile de fuziune creează neutroni, care pot deteriora multe părți ale unui dispozitiv de fuziune, cu cel mai puternic efect asupra componentelor cele mai apropiate de plasmă. Deși benzile supraconductoare pot fi la un metru distanță de primul perete al tokamakului, neutronii pot ajunge în continuare la ele. Chiar și în număr mic și după ce și-au pierdut cea mai mare parte a energiei, neutronii deteriorează microstructura benzii HTS și modifică în timp proprietățile magneților supraconductori.

O mare parte din atenția lui Fischer se concentrează asupra efectului deteriorării radiațiilor asupra curenților critici, curentul electric maxim care poate trece printr-un supraconductor fără a disipa energia. Dacă iradierea determină degradarea prea mare a curenților critici, magneții de fuziune nu mai pot produce câmpurile magnetice ridicate necesare pentru a limita și comprima plasma.

Fischer subliniază că este posibil să se reducă aproape complet daunele la magneți prin adăugarea unui ecran mai mare între magneți și plasma de fuziune. Cu toate acestea, acest lucru ar necesita mai mult spațiu, ceea ce reprezintă un avantaj într-o centrală electrică de fuziune compactă.

„Nu poți pune un scut infinit în mijloc. Mai întâi trebuie să aflați cât de multe daune poate tolera acest supraconductor și apoi să determinați cât timp doriți să reziste magneții de topire. Și apoi proiectați acei parametri “.

Experiența lui Fischer în casetele HTS provine din studii efectuate la Technische Universität Wien (Universitatea de Tehnologie din Viena), Austria. Lucrând la masterat în grupul de fizică la temperaturi scăzute, i s-a spus că există o poziție de doctor care investighează deteriorarea radiației conductoarelor acoperite, materiale care ar putea fi utilizate pentru magneții de fuziune.

Amintindu-și desenele pe care le-a împărtășit tatălui său, s-a gândit: „Oh, asta e interesant. Fuziunea m-a atras acum mai bine de zece ani. Da, hai să o facem “.

Cercetarea rezultată asupra efectelor iradierii cu neutroni asupra supraconductoarelor la temperatură înaltă pentru magneții de fuziune, prezentată la un atelier din Japonia, a atras atenția profesorului de știință și inginerie nucleară PSFC Zach Hartwig și director Om de știință Commonwealth Fusion Systems, Brandon Sorbom.

„M-au atras”, râde el.

La fel ca Fischer, Sorbom a explorat în propria disertație efectul deteriorării radiațiilor asupra curentului critic al benzilor HTS. Ceea ce niciunul dintre cercetători nu a avut șansa de a examina a fost modul în care se comportă benzile atunci când sunt iradiate la 20 de kelvin, temperatura la care vor funcționa magneții de fuziune HTS.

Fischer supraveghează acum un laborator de iradiere a protonilor pentru directorul PSFC, Dennis Whyte. El construiește un dispozitiv care nu numai că îi va permite să iradieze supraconductorii la 20 K, ci va măsura imediat modificările curenților critici.

Este fericit să se întoarcă la laboratorul NW13, cunoscut cu afecțiune sub numele de „The Vault”, lucrând în siguranță cu asistenți studenți din programul de cercetare postuniversitar și postuniversitar. În timpul blocadei Covid-19, a reușit să lucreze din programul de măsurare a programării acasă, dar a pierdut conexiunea zilnică cu colegii săi.

„Atmosfera este foarte inspirată”, spune el, subliniind câteva dintre întrebările pe care lucrarea sa le-a stimulat recent. „Care este efectul temperaturii de iradiere? Care sunt mecanismele de degradare a curenților critici? Am putea proiecta benzi HTS care sunt mai rezistente la radiații? Există vreo modalitate de a vindeca daunele provocate de radiații? “

Fischer ar putea avea ocazia să exploreze unele dintre întrebările sale în timp ce se pregătește să coordoneze planificarea și proiectarea unei noi facilități de iradiere a neutronilor la MIT.

„Este o mare oportunitate pentru mine”, spune el. “Este minunat să fii responsabil cu un proiect acum și să vezi că oamenii sunt siguri că îl poți face să funcționeze.”

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Procesul de tratament în rara morgă „carapace noroioase” a mumiei egiptene a fost expus – acesta este un caz de eroare

O figură mumificată și un sicriu în colecția Nicholson a Muzeului Aripii Chau Chuck de la Universitatea din Sydney. O persoană mumificată înfășurată...

Praful de asteroizi găsit în crater închide cazul care a ucis dinozaurii

Cercetătorii cred că au închis cazul în care dinozaurii au fost uciși și au legat definitiv dispariția lor de un asteroid care a lovit...

Noua descoperire poate explica asimetria confuză a protonului

Reprezentarea grafică a protonului. Sferele mari reprezintă cele trei quarcuri de valență, sferele mici reprezintă celelalte quarkuri care formează protonul, iar arcurile reprezintă...

Detectarea COVID-19 cu un autocolant pe piele

Inginerii Universității din Missouri promovează piața comercială a bioelectronicii îmbrăcate prin dezvoltarea unui plan de producție la scară largă pentru un dispozitiv personalizabil capabil...

Instrument gratuit de bioinformatică pentru a repeta repetițiile simple ale genotipului digital

SSRgenotyper este un instrument de bioinformatică nou dezvoltat, care permite cercetătorilor să genotipeze digital populațiile în serie folosind repetări de secvențe simple (SSR), o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.