19:30
Comentarii Adauga Comentariu

_ Testele arată că magneții supraconductori la temperatură înaltă sunt pregătiți pentru fuziune

_ Testele arată că magneții supraconductori de temperatură sunt pregătiți pentru fuziune

În orele dinaintea zorilor zilei de 5 septembrie 2021, inginerii au atins o etapă majoră în laboratoarele Centrului de știință și fuziune a plasmei (PSFC) al MIT, când un nou tip de magnet , realizat din material supraconductor la temperatură înaltă, a atins un câmp magnetic record mondial de 20 tesla pentru un magnet la scară mare. Aceasta este intensitatea necesară pentru a construi o centrală electrică de fuziune care se așteaptă să producă o putere netă și, potențial, să inaugureze o eră a producției de energie practic nelimitată.

Testul a fost imediat declarat un succes, după ce a îndeplinit toate criteriile stabilite pentru proiectarea noului dispozitiv de fuziune, denumit SPARC, pentru care magneții sunt tehnologia cheie de activare. Dopurile de șampanie au izbucnit în timp ce echipa obosită de experimentatori, care a muncit mult și din greu pentru a face posibilă realizarea, și-a sărbătorit realizarea.

Dar asta era departe de sfârșitul procesului. De-a lungul lunilor care au urmat, echipa a rupt și inspectat componentele magnetului, a analizat și analizat datele de la sute de instrumente care au înregistrat detaliile testelor și a efectuat două teste suplimentare pe același magnet, împingându-l în cele din urmă la locul său. punctul de rupere pentru a afla detaliile oricăror posibile moduri de defecțiune.

Toată această muncă a culminat acum într-un raport detaliat al cercetătorilor de la PSFC și compania spinout MIT Commonwealth Fusion Systems (CFS), publicat într-un colecție de șase lucrări revizuite de colegi într-o ediție specială a ediției din martie a IEEE Transactions on Applied Superconductivity.

Împreună, lucrările descriu proiectarea și fabricarea magnetului și echipamentul de diagnosticare necesar pentru evaluarea performanței acestuia. , precum și lecțiile învățate din proces. În general, a descoperit echipa, predicțiile și modelarea computerizată au fost perfecte, verificând că elementele unice de design ale magnetului ar putea servi drept fundație pentru o centrală electrică de fuziune.

Testul de succes al magnetului, spune Hitachi Profesorul american de inginerie Dennis Whyte, care a demisionat recent din funcția de director al PSFC, a fost „cel mai important lucru, în opinia mea, din ultimii 30 de ani de cercetare a fuziunii”.

Înainte de 5 septembrie. Demonstrația, cei mai buni magneți supraconductori disponibili au fost suficient de puternici pentru a obține potențial energie de fuziune, dar numai la dimensiuni și costuri care nu ar putea fi niciodată practice sau viabile din punct de vedere economic. Apoi, când testele au arătat caracterul practic al unui magnet atât de puternic la o dimensiune mult redusă, „peste noapte, practic a schimbat costul pe watt al unui reactor de fuziune cu un factor de aproape 40 într-o singură zi”, spune Whyte.

„Acum fuziunea are o șansă”, adaugă Whyte. Tokamak-urile, cel mai utilizat design pentru dispozitivele experimentale de fuziune, „au șansa, în opinia mea, de a fi economice, deoarece ai o schimbare cuantică în capacitatea ta, cu regulile cunoscute ale fizicii confinării, despre a putea reduce foarte mult dimensiunea și costul obiectelor care ar face posibilă fuziunea.”

Datele și analiza cuprinzătoare din testul cu magnet PSFC, așa cum este detaliat în cele șase noi lucrări, au demonstrat că planurile pentru o nouă generație de dispozitive de fuziune — cel proiectat de MIT și CFS, precum și proiecte similare ale altor companii comerciale de fuziune — sunt construite pe o bază solidă în știință.

Fuziunea, procesul de combinare a atomilor ușori pentru a forma alții mai grei, puteri soarele și stelele, dar valorificarea acestui proces pe Pământ s-a dovedit a fi o provocare descurajantă, cu zeci de ani de muncă grea și multe miliarde de dolari cheltuiți pe dispozitive experimentale.

Scopul mult căutat, dar încă niciodată atins, este construirea unei centrale electrice de fuziune care să producă mai multă energie decât consumă. O astfel de centrală ar putea produce energie electrică fără să emită gaze cu efect de seră în timpul funcționării și să genereze foarte puține deșeuri radioactive. Combustibilul Fusion, o formă de hidrogen care poate fi derivată din apa de mare, este practic nelimitat.

Dar pentru ca acesta să funcționeze necesită comprimarea combustibilului la temperaturi și presiuni extraordinar de ridicate și, deoarece niciun material cunoscut nu ar putea rezista la astfel de temperaturi , combustibilul trebuie menținut pe loc de câmpuri magnetice extrem de puternice. Producerea unor astfel de câmpuri puternice necesită magneți supraconductori, dar toți magneții de fuziune anteriori au fost fabricați cu un material supraconductor care necesită temperaturi frigide de aproximativ 4 grade peste zero absolut (4 kelvin, sau -270 °C).

În în ultimii ani, un material mai nou poreclit REBCO, pentru oxidul de cupru de bariu din pământuri rare, a fost adăugat magneților de fuziune și le permite să funcționeze la 20 kelvin, o temperatură care, deși este cu doar 16 kelvin mai caldă, aduce avantaje semnificative în ceea ce privește proprietățile materialelor și inginerie practică.

Profita de acest nou material supraconductor de temperatură mai ridicată nu a fost doar o chestiune de a-l înlocui în modelele de magneti existente. În schimb, „a fost o reluare de la bază a aproape tuturor principiilor pe care le folosiți pentru a construi magneți supraconductori”, spune Whyte. Noul material REBCO este „extraordinar de diferit de generația anterioară de supraconductori. Nu doar te vei adapta și înlocui, ci vei inove de la zero”. Noile lucrări din IEEE Transactions on Applied Superconductivity descriu detaliile procesului de reproiectare, acum că protecția prin brevet este în vigoare.

O inovație cheie: Fără izolație

Una dintre inovațiile dramatice. , care i-a avut pe mulți alții din domeniu sceptici cu privire la șansele sale de succes, a fost eliminarea izolației din jurul benzilor subțiri și plate de bandă supraconductoare care formau magnetul. Ca practic toate firele electrice, magneții supraconductori convenționali sunt complet protejați de material izolator pentru a preveni scurtcircuitele între fire. Dar în noul magnet, banda a rămas complet goală; inginerii s-au bazat pe conductivitatea mult mai mare a REBCO pentru a menține curentul care curge prin material.

„Când am început acest proiect, să spunem în 2018, tehnologia de utilizare a supraconductoarelor de înaltă temperatură pentru a construi la scară largă. magneții de câmp era la început,” spune Zach Hartwig, profesor Robert N. Noyce de dezvoltare a carierei în cadrul Departamentului de Știință și Inginerie Nucleară. Hartwig are o numire în comun la PSFC și este șeful grupului său de inginerie, care a condus proiectul de dezvoltare a magnetului.

„Stadiul tehnicii a fost experimente mici pe banc, nu chiar reprezentative pentru ceea ce este nevoie. pentru a construi un lucru de dimensiune completă. Proiectul nostru de dezvoltare a magnetului a început la scară de lucru și a ajuns la scară maximă într-o perioadă scurtă de timp", adaugă el, menționând că echipa a construit un magnet de 20.000 de lire sterline care a produs un magnet constant, uniform. câmp de puțin peste 20 tesla — cu mult peste orice astfel de câmp produs vreodată la scară largă.

„Modul standard de a construi acești magneți este să înfășurați conductorul și să aveți izolație între înfășurări și aveți nevoie de izolație pentru a face față tensiunilor înalte care sunt generate în timpul evenimentelor nenormale, cum ar fi o oprire.” Eliminarea straturilor de izolație, spune el, „are avantajul de a fi un sistem de joasă tensiune. Simplifică foarte mult procesele de fabricație și programul”. De asemenea, lasă mai mult loc pentru alte elemente, cum ar fi mai multă răcire sau mai multă structură pentru rezistență.

Ansamblul magnet este o versiune la scară puțin mai mică a celor care vor forma camera în formă de gogoașă a dispozitivului de fuziune SPARC, construit acum de CFS în Devens, Massachusetts. Este format din 16 plăci, numite clătite, fiecare purtând o înfășurare în spirală a benzii supraconductoare pe o parte și canale de răcire pentru gazul de heliu pe cealaltă.

Dar designul fără izolație a fost considerat riscant și un lot mergea pe programul de testare. „Acesta a fost primul magnet la orice scară suficientă care a testat cu adevărat ceea ce este implicat în proiectarea, construirea și testarea unui magnet cu această așa-numită tehnologie fără izolație și fără răsucire”, spune Hartwig. „A fost o surpriză pentru comunitate când am anunțat că este o bobină fără izolație.”

Testul inițial, descris în lucrările anterioare, a demonstrat că procesul de proiectare și producție nu numai că a funcționat, ci și era extrem de stabil – ceva de care unii cercetători se îndoiaseră. Următoarele două teste, efectuate de asemenea la sfârșitul anului 2021, au împins apoi dispozitivul la limită, creând în mod deliberat condiții instabile, inclusiv o întrerupere completă a puterii de intrare care poate duce la o supraîncălzire catastrofală. Cunoscut sub numele de stingere, acesta este considerat un scenariu cel mai rău caz pentru funcționarea unor astfel de magneți, cu potențialul de a distruge echipamentul.

O parte a misiunii programului de testare, spune Hartwig, a fost „de fapt de a porniți și stingeți în mod intenționat un magnet la scară maximă, astfel încât să putem obține datele critice la scara potrivită și condițiile potrivite pentru a avansa știința, pentru a valida codurile de proiectare și apoi pentru a demonta magnetul și a vedea ce a mers prost , de ce a mers prost și cum facem următoarea iterație pentru a remedia asta... A fost un test foarte reușit.”

Acel final, care s-a încheiat cu topirea unui colț al unuia dintre cele 16 clătite au produs o mulțime de informații noi, spune Hartwig. În primul rând, au folosit mai multe modele de calcul diferite pentru a proiecta și prezice performanța diferitelor aspecte ale performanței magnetului și, în cea mai mare parte, modelele au fost de acord în predicțiile lor generale și au fost bine validate de seria de teste și măsurători din lumea reală. Dar, în prezicerea efectului stingerii, predicțiile modelului s-au diferențiat, așa că a fost necesar să obținem date experimentale pentru a evalua validitatea modelelor.

„Modelele cu cea mai înaltă fidelitate pe care le-am prezis aproape exact cum magnetul s-ar încălzi, în ce măsură s-ar încălzi când a început să se stingă și unde ar fi deteriorarea rezultată a magnetului", spune el. După cum este descris în detaliu într-unul dintre noile rapoarte, „Acest test ne-a spus de fapt exact fizica care se desfășoară și ne-a spus care modele sunt utile în viitor și pe care să lăsăm pe margine pentru că nu sunt potrivite”.

Whyte spune: „Practic, am făcut cel mai rău lucru posibil unei bobine, intenționat, după ce am testat toate celelalte aspecte ale performanței bobinei. Și am constatat că cea mai mare parte a bobinei a supraviețuit fără nicio deteriorare, „în timp ce o zonă izolată a suferit o oarecare topire. „Este ca câteva procente din volumul bobinei care s-a deteriorat”. Și asta a condus la revizuiri ale designului care se așteaptă să prevină o astfel de deteriorare a magneților dispozitivului de fuziune, chiar și în cele mai extreme condiții.

Hartwig subliniază că un motiv major pentru care echipa a reușit să realizeze un astfel de Noul design radical al magnetului, care stabilește recorduri, și faceți-l corect de prima dată și într-un program vertiginos, a fost datorită nivelului profund de cunoștințe, expertiză și echipament acumulat de-a lungul deceniilor de funcționare a tokamakului Alcator C-Mod, Francis. Bitter Magnet Laboratory și alte lucrări efectuate la PSFC. „Acest lucru merge în centrul capacităților instituționale ale unui loc ca acesta”, spune el. „Am avut capacitatea, infrastructura și spațiul și oamenii pentru a face aceste lucruri sub un singur acoperiș”.

Colaborarea cu CFS a fost, de asemenea, cheie, spune el, cu MIT și CFS combinând cele mai puternice aspecte ale unei instituții academice și ale unei companii private pentru a face împreună lucruri pe care niciunul nu le-ar fi putut face pe cont propriu. „De exemplu, una dintre contribuțiile majore ale CFS a fost valorificarea puterii unei companii private de a stabili și extinde un lanț de aprovizionare la un nivel și un calendar fără precedent pentru cel mai critic material din proiect: 300 de kilometri (186 de mile) de înălțime. -superconductor de temperatură, care a fost achiziționat cu un control riguros al calității în mai puțin de un an și integrat la timp în magnet.”

Integrarea celor două echipe, cele de la MIT și cele de la CFS, a fost, de asemenea, crucială. spre succes, spune el. „Ne-am gândit la noi ca o singură echipă, iar asta a făcut posibil să facem ceea ce am făcut.”

Această poveste este republicată prin amabilitatea MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site popular care acoperă știri despre cercetarea, inovarea și predarea MIT.


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

UK. Tratament pentru menopauză. Femeile din zonele mai bogate au de două ori mai multe șanse de a primi HRT, arată cercetările

_ Ar putea fi arestat proprietarul Pub Al Murray din cauza noii legi din Scoția privind infracțiunile motivate de ură? Stand-up susține că legislația îi expune pe comedianți în riscul de a fi pedepsiți pentru călușuri cu limba în obraz

_ Zgârie-norii din Texas se întunecă, după prăbușirea în masă a păsărilor migratoare

_ Taylor Swift și Travis Kelce împachetează pe PDA cu un SĂRUT romantic la Neon Carnival... după ce și-au făcut o apariție spectaculoasă la Coachella

_ Războiul din Ucraina, ziua 782. Lupte intense în regiunea Doneţk. Comandantul armatei ucrainene spune că Rusia urmăreşte să captureze oraşul Ceasiv Iar până pe 9 mai

Iată unde ne-a dus 30 de ani de guvernare PSD PNL-PD Ministrul Sănătăţii: Sunt două milioane de români fără asigurare de sănătate

_​Clericii radicali trimiși de regimul iranian în Marea Britanie amenință securitatea și valorile țării, avertizează think-tank-ul

_ Dame Arlene Phillips, în vârstă de 80 de ani, primește ovație în picioare când câștigă primul ei premiu Olivier pentru cel mai bun coregraf de teatru

_ Reuniune de urgenţă a ONU: Iranul justifică atacul spunând că 'nu a avut de ales'. Israelul cere să se impună 'toate sancţiunile posibile'

_ Coaliția eșuată a Germaniei amenință să adopte interdicții de conducere �n weekend pentru a-și urmări obiectivele de alarmism climatic

_ Cartierul din Bucureşti unde preţurile la apartamente au crescut cu peste 7000 de euro într-o singură lună

_ Andrei Ciolacu a marcat un nou gol pentru Birkirkara, într-o partidă din etapa a 23-a a campionatului de fotbal al Maltei

_ Javier Milei s-a despărțit de iubita „leoaică” Fatima Florez din cauza presiunii la locul de muncă la doar câteva luni după ce s-a lăudat cu viața lor sexuală „explozivă”

_ �Iubesc Constituția�: luptătorul brazilian de MMA Renato Moicano ține un discurs epic pro-america după o victorie emoționantă la UFC 300 (VIDEO)

_ Raidul din Texas Stash House duce la arestarea a 10 presupuși imigranți ilegali acuzați de pornografie infantilă

_ Senatorul Rand Paul �l critică pe președintele Camerei, Mike Johnson, �l acuză că guvernează ca un democrat (VIDEO)

_ Mainstream News Outlets publică scrisoare deschisă �n care �i �ndeamnă pe Biden și Trump să dezbată

_ John Kirby dă vina pe Trump după ce Iranul atacă Israelul (VIDEO)

_ Meciul de fotbal italian a fost abandonat după ce un jucător de 24 de ani s-a prăbușit brusc din cauza durerilor �n piept (VIDEO)

_ Pe autostrăzile inteligente ar trebui să fie readuse umeri pentru a le face mai sigure, îndeamnă RAC

_ "Citiți Ludwig von Mises, nenorociți!" - Discursul Victory a luptătorului brazilian UFC pompează economia austriacă

_ Scottie Scheffler câștigă The Masters! Ludvig Aberg și Collin Morikawa, numărul 1 al lumii fierbinți, își asigură a doua sachetă verde în trei ani - și un premiu record de 3,6 milioane de dolari

_ Flacăra olimpică Paris 2024 va fi aprinsă în antica Olimpia a Greciei

_ Războiul civil din Sudan: povestea copiilor care trăiesc între foamete și moarte în Darfur

_ Flacăra olimpică Paris 2024 va fi aprinsă în antica Olimpia a Greciei

_ Livrările de telefoane iPhone au scăzut cu 9,6% în primul trimestru al anului. Samsung este cel mai mare furnizor de smartphone-uri

_ Americanii joacă pe tot terenul: Orientul Mijlociu este pe un butoi cu pulbere

_ Biden a urmărit în timp real în camera de situație cum ploua peste 300 de drone și rachete peste Tel Aviv: în pregătirile tensionate, când Casa Albă se pregătea ca Iranul să înceapă să distrugă Israelul

_ Șeful ONU declară „Orientul Mijlociu este pe un prag” după atacul cu rachete al Iranului asupra Israelului și avertizează că cei din regiune se confruntă cu „pericolul real al unui conflict devastator, pe scară largă”

_ Scottie Scheffler câștigă The Masters! Numărul 1 din lume roșie se îndepărtează de Ludvig Aberg și Collin Morikawa pentru a-și asigura a doua sachetă verde în trei ani... înainte de a-i aduce un omagiu soției însărcinate

_ Zeci de vizitatori de plajă sfidează avertismentele de siguranță și se îngrămădesc pe litoralul Dorsetului, unde tone de rocă au căzut cu doar câteva ore înainte

_ Vos câștigă Amstel Gold pentru femei după „greșeala proastă” a lui Wiebes la sărbătoarea timpurie

_ Dame Arlene Phillips, în vârstă de 80 de ani, primește ovație în picioare când câștigă primul ei premiu Olivier pentru cel mai bun coregraf de teatru

_ COMENTARIU POSTA ZILNIC: Israelul trebuie sa se fereasca de razboiul total cu Iranul

_ Se naște un colos în industria armamentului din Europa: cumpără o mare fabrică de la americani

_ Ucraina primeşte veşti bune: ajutor din Europa şi de peste Ocean

_ Două cadavre au fost găsite în căutarea mamelor din Kansas care au dispărut acum două săptămâni - în timp ce poliția arestează patru persoane pentru crimă și răpire, după ce „bazine de sânge” au fost găsite lângă mașina lor goală.

_ Franța găzduiește o conferință de ajutor pentru Sudan la un an de război „uitat”.

_ Rolul României în războiul din Orientul Mijlociu

_ Denunțătorii vor desființa în continuare narațiunea Gărzii Naționale din 6 ianuarie despre Trump

_ Bondi Junction Westfield înjunghiere: tatăl lui Joel Cauchi lovește

_ „Această persoană este un rasist nebun”: noul director general al NPR, expus ca activist trezit

_ Golfierul creștin devotat Scottie Scheffler triumfă la Masters și spune că misiunea lui este de a �Glorifica pe Dumnezeu�

_ Poliţia australiană spune că atacatorul cu cuţitul din Sydney ar fi vizat femei. Şase persoane au murit

_ Motivul suspect al ucigașului din Bondi Junction, Joel Cauchi, este dezvăluit - deoarece sursa din poliție susține că „alegea victimele” și „țintesea cu siguranță femeile”

_ În partea a treia a noului roman de neratat al autorului One Day David Nicholls, capul lui Marnie este întors de un străin enigmatic. Conrad era cel mai frumos bărbat pe care l-a văzut vreodată - dar nu știa el...

_ Pasagerii din trenul Caledonian Sleeper de 400 GBP pe noapte nu pot să se spele sau să folosească toaleta după ce au rămas fără apă curentă pe o călătorie de 12 ore

_ 'Orientul Mijlociu este la limită' - declaraţiile lui Antonio Guterres la sesiunea de urgenţă a Consiliului de Securitate al ONU

_​Clericii radicali trimiși de regimul iranian în Marea Britanie amenință securitatea și valorile țării, avertizează think-tank-ul

_ Ofițerul de poliție Ashley Wildey s-a repezit la fața locului în timp ce oroarea înjunghierii lui Bondi s-a desfășurat... doar ca să afle logodnica lui printre victime.

_ Jennifer Lopez, 54 de ani, este radiantă în timp ce își arată silueta incredibilă într-o minirochie roz orbitor la evenimentul magazinului Intimissimi din New York City

_ Dezgropând noi specii de canguri fosile giganți din Australia și Noua Guinee

_ Motivul suspect al ucigașului din Bondi Junction, Joel Cauchi, este dezvăluit - deoarece sursa din poliție susține că „alegea victimele” și „țintesea cu siguranță femeile”

_ Javier Milei s-a despărțit de iubita „leoaică” Fatima Florez din cauza presiunii la locul de muncă la doar câteva luni după ce s-a lăudat cu viața lor sexuală „explozivă”

_ Incendiu extrem de puternic, în creierii nopții, după un scurtcircuit/ VIDEO

_ VIDEO| Austriecii au dat de greu în România: probleme neașteptate pe autostrada care va străpunge Carpații

_ Semimaratonul de la Beijing analizează o victorie „penibilă” a alergătorului chinez

_ Fenomen bizar în această săptămână: Vor fi patru anotimpuri în următoarele zile (Accuweather)

_ Oamenii cu această grupă de sânge au o abilitate unică: studiile recente confirmă o teorie din anii 1930

_ Se construiește fabrica viitorului în România: țara noastră devine cu jucător-cheie la nivel mondial


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5 Pag.6 Pag.7
Pag.8 Pag.9 Pag.10

Nr. de articole la aceasta sectiune: 594, afisate in 10 pagini.