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

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.