Următorul articol a fost tradus cu ajutorul unui traducător AI.
Un proiect conceput de MIT realizează un avans major către energia de fuziune
Noul magnet supraconductor bate recorduri de intensitate a câmpului magnetic, deschizând calea pentru o energie practică, comercială și fără emisii de carbon.
A fost un moment care a durat trei ani, bazat pe o muncă intensă de cercetare și proiectare: La 5 septembrie, pentru prima dată, un electromagnet supraconductor de înaltă temperatură de mari dimensiuni a fost ridicat la o intensitate de 20 tesla, cel mai puternic câmp magnetic de acest tip creat vreodată pe Pământ. Această demonstrație reușită ajută la rezolvarea celei mai mari incertitudini în încercarea de a construi prima centrală electrică de fuziune din lume care poate produce mai multă energie decât consumă, potrivit liderilor proiectului de la MIT și a companiei nou înființate Commonwealth Fusion Systems (CFS).
Acest avans deschide calea, spun ei, pentru crearea mult dorită a unor centrale electrice practice, ieftine și fără emisii de dioxid de carbon, care ar putea avea o contribuție majoră la limitarea efectelor schimbărilor climatice globale.
"Fuziunea este, din multe puncte de vedere, cea mai bună sursă de energie curată", spune Maria Zuber, vicepreședinte pentru cercetare la MIT și profesor de geofizică E. A. Griswold. "Cantitatea de energie care este disponibilă este cu adevărat o schimbare de joc". Combustibilul folosit pentru a crea energia de fuziune provine din apă, iar "Pământul este plin de apă - este o resursă aproape nelimitată. Trebuie doar să ne dăm seama cum să o folosim".
Dezvoltarea noului magnet este văzută ca fiind cel mai mare obstacol tehnologic pentru a realiza acest lucru; funcționarea sa cu succes deschide acum ușa pentru demonstrarea fuziunii într-un laborator de pe Pământ, lucru care a fost urmărit timp de decenii cu progrese limitate. Având în vedere că tehnologia magnetului a fost demonstrată cu succes, colaborarea MIT-CFS este pe cale să construiască primul dispozitiv de fuziune din lume care poate crea și confina o plasmă care produce mai multă energie decât consumă. Acest dispozitiv demonstrativ, denumit SPARC, urmează să fie finalizat în 2025.
"Provocările legate de realizarea fuziunii sunt atât tehnice, cât și științifice", spune Dennis Whyte, directorul Centrului de Știință a Plasmei și Fuziune al MIT, care colaborează cu CFS pentru dezvoltarea SPARC. Dar odată ce tehnologia va fi dovedită, spune el, "este o sursă de energie inepuizabilă, fără emisii de dioxid de carbon, pe care o poți folosi oriunde și în orice moment". Este într-adevăr o sursă de energie fundamental nouă".
Whyte, care este profesor de inginerie la Hitachi America, spune că demonstrația din această săptămână reprezintă o etapă importantă, abordând cele mai mari întrebări rămase cu privire la fezabilitatea proiectului SPARC. "Este cu adevărat un moment de cotitură, cred eu, în știința și tehnologia fuziunii", spune el.
---
Dovada conceptului
Pentru ca acest nou concept de magnet să devină realitate, a fost nevoie de trei ani de muncă intensivă în ceea ce privește proiectarea, stabilirea lanțurilor de aprovizionare și elaborarea metodelor de fabricație pentru magneții care ar putea fi produși cu miile.
"Am construit un magnet supraconductor, primul de acest fel. A fost nevoie de multă muncă pentru a crea procese și echipamente de fabricație unice. Ca urmare, acum suntem bine pregătiți pentru a accelera producția SPARC", spune Joy Dunn, șeful operațiunilor de la CFS. "Am început cu un model de fizică și un design CAD și am lucrat prin multe dezvoltări și prototipuri pentru a transforma un design pe hârtie în acest magnet fizic real." Acest lucru a presupus construirea unor capacități de producție și a unor instalații de testare, inclusiv un proces iterativ cu mai mulți furnizori de bandă supraconductoare, pentru a-i ajuta să ajungă la capacitatea de a produce un material care să îndeplinească specificațiile necesare - și pentru care CFS este acum, în proporție covârșitoare, cel mai mare utilizator din lume.
Ei au lucrat în paralel cu două posibile modele de magneți, ambele ajungând să îndeplinească cerințele de proiectare, spune ea. "Totul s-a rezumat la care dintre ele ar revoluționa modul în care fabricăm magneți supraconductori și care era mai ușor de construit". Designul pe care l-au adoptat a ieșit clar în evidență în această privință, spune ea.
În cadrul acestui test, noul magnet a fost alimentat treptat într-o serie de pași până când s-a ajuns la obiectivul unui câmp magnetic de 20 tesla - cea mai mare intensitate a câmpului vreodată pentru un magnet de fuziune supraconductor de înaltă temperatură. Magnetul este compus din 16 plăci suprapuse, fiecare dintre acestea fiind, de una singură, cel mai puternic magnet supraconductor de înaltă temperatură din lume.
"În urmă cu trei ani am anunțat un plan", spune Mumgaard, "pentru a construi un magnet de 20 de tezawați, ceea ce este ceea ce vom avea nevoie pentru viitoarele mașini de fuziune." Acest obiectiv a fost atins acum, chiar la timp, chiar și cu pandemia, spune el.
Citând seria de lucrări de fizică publicate anul trecut, Brandon Sorbom, directorul științific al CFS, spune că "în esență, lucrările concluzionează că, dacă construim magnetul, toată fizica va funcționa în SPARC. Așadar, această demonstrație răspunde la întrebare: Se poate construi magnetul? Este un moment foarte interesant! Este o piatră de hotar uriașă".
Următorul pas va fi construirea SPARC, o versiune la scară mai mică a centralei electrice ARC planificate. Funcționarea cu succes a SPARC va demonstra că o centrală electrică de fuziune comercială la scară largă este practică, deschizând astfel calea pentru ca proiectarea și construcția rapidă a acestui dispozitiv de pionierat să poată continua cu toată viteza.
Zuber spune că "acum sunt cu adevărat optimist că SPARC poate obține energie pozitivă netă, pe baza performanței demonstrate a magneților. Următorul pas este extinderea, pentru a construi o centrală electrică reală. Mai sunt încă multe provocări în față, printre care nu cea mai mică este dezvoltarea unui proiect care să permită o funcționare fiabilă și susținută. Și, având în vedere că obiectivul este comercializarea, o altă provocare majoră va fi cea economică. Cum se proiectează aceste centrale electrice astfel încât să fie rentabilă construirea și implementarea lor?".
Într-o bună zi, într-un viitor sperat, când vor exista mii de centrale de fuziune care vor alimenta rețele electrice curate în întreaga lume, Zuber spune: "Cred că ne vom uita în urmă și ne vom gândi cum am ajuns acolo și cred că demonstrația tehnologiei magnetului, pentru mine, a fost momentul în care am crezut că, wow, chiar putem face acest lucru."
Crearea cu succes a unui dispozitiv de fuziune care să producă energie ar fi o realizare științifică extraordinară, notează Zuber. Dar nu acesta este punctul principal. "Niciunul dintre noi nu încearcă să câștige trofee în acest moment. Încercăm să menținem planeta locuibilă".
https://news.mit.edu/2021/MIT-CFS-major-advance-toward-fusion-energy-0908
Maghiară
Engleză
Germană
Italiană
Rusă
Spaniolă
Franceză
Kínai
Lengyel
Română