Специална нова лента може да направи възможни малките и ефективни реактори за ядрен синтез

Разработена е новаторска високотемпературна свръхпроводяща лента, която може да се окаже революционна в стремежа ни да постигнем устойчив ядрен синтез, съобщава IEEE Spectrum. Лентата, която понастоящем се използва при изграждането на нов реактор от типа токамак в базата на американската армия близо до Бостън, може да се окаже тайната на проектирането на по-малки и високоефективни реактори за термоядрен синтез.

Революционна разработка

Лентата, разработена от Commonwealth Fusion Systems (CFS) е резултат от десетилетия изследвания на Масачузетския технологичен институт (MIT). Технологията на CFS се отличава с използването на високотемпературна свръхпроводима лента. Тази лента е наслоена и подредена така, че да образува мощни електромагнити, които могат да задържат плазмата и да предотвратят сблъсъка на повечето заредени частици със стените на токамака.

Очаква се иновативният подход да позволи създаването на по-малък и по-рентабилен високопроизводителен токамак в сравнение с предишните.

Понастоящем се проучват два основни подхода за разработване на енергия от термоядрен синтез. Магнитното ограничаване включва използването на електромагнити за задържане на плазмата в токамака. Другият, инерционното ограничаване – използва лазерна технология за нагряване и компресиране на мишена, пълна с гориво, за да се инициира реакция. Напредъкът в науката за материалите и високоскоростните изчисления, моделирането и симулацията също се използват за постигане на напредък и при двата подхода.

IEEE Spectrum съобщава, че CFS е най-големият източник на средства в областта на магнитното задържане, като за изграждането на пилотната инсталация Sparc са осигурени над 2 милиарда долара.

Когато се охлаждат под определена температура, свръхпроводящите материали могат да провеждат прав ток без съпротивление или загуба на енергия. Високотемпературните свръхпроводящи магнити (HTS) могат да работят при много по-високи температури от свръхпроводящите магнити, които обикновено се използват в токамаците. Последните често изискват по-сложни и скъпи системи за охлаждане, включващи течен хелий.

Въпреки че терминът „висока температура“ може да звучи опасно, HTS материалите функционират в диапазона от 20 до 77 келвина, което е между -200 и -250 градуса по Целзий. Макар и все още много студен, този температурен диапазон е значително по-топъл от температурите, необходими за типичните свръхпроводници, които могат да работят само при температури, близки до абсолютната нула.

Избраният от екипа свръхпроводник е итриево-бариев меден оксид или YBCO. За производството на YBCO ленти някои производители първо използват лазер, за да изпарят насипен YBCO в пушек. След това този слой се отлага като тънък слой от YBCO върху стоманена подложка, последван от процес на оксигениране, за да се промени структурата на YBCO в състояние, което позволява свръхпроводимост.

Вълнуващо постижение

Малките токамаци като тези, които се разработват от CFS могат да нарушат тенденцията от последните 40 години в изследванията на енергията от термоядрен синтез, която се фокусира върху конструирането на все по-големи машини. Най-голямата от тях е Iter – международно сътрудничество за изграждане на огромен токамак в Кадараш, Франция. Изграждането на Iter (по-рано известен като Международен експериментален термоядрен реактор) започна през 2013 година и погълна по-голямата част от световното публично финансиране, предназначено за изследвания на енергията от термоядрен синтез. Понастоящем Организацията Iter изчислява, че проектът ще струва 22 милиарда долара, което значително надхвърля първоначалната оценка от 2006 година, която беше 5,6 милиарда долара.