Дослідники Массачусетського технологічного інституту (MIT) повідомляють, що високотемпературні надпровідні магніти готові до термоядерного синтезу, пише The_Byte.

Вперше про прорив у галузі термоядерної енергії в MIT заявили ще два роки тому. Нові дослідження показують, що термоядерний синтез за допомогою надпровідних магнітів не лише можливий, а навіть вигідний.

Ці висновки випливають з комплексного звіту, який містить шість окремих досліджень, опублікованих цього місяця в журналі IEEE, що оцінюють можливість застосування надпровідних магнітів, використаних вченими Массачусетського технологічного інституту в їхньому знаковому тесті, проведеному у вересні 2021 року.

«За одну ніч це практично змінило вартість вата термоядерного реактора майже в 40 разів, — сказав Денніс Уайт, колишній директор Центру науки про плазму і термоядерний синтез в MIT, — тепер у термоядерного синтезу з’явився шанс».

Термоядерний синтез — це процес, який живить зірки, в тому числі наше Сонце. Збагачені атоми, такі як водень, при злитті один в одного генерують тепло, яке можна використовувати для виробництва електроенергії. На відміну від ядерного, цей процес виробляє мало радіації, що робить його безпечнішим, і потребує лише атомів водню як палива, а не рідкісних і небезпечних елементів, таких як уран і плутоній.

У зірках величезна гравітація природним чином розбиває атоми водню в ядрах (зірок), завдяки чому вони виробляють енергію мільйони, якщо не мільярди років. Однак нам для того, щоб стиснути атоми разом, потрібно піддати їх надзвичайно високим температурам і тискам.

Одна зі стратегій полягає у використанні машини під назвою токамак (tokamak) — простору у формі пончика, обкладеного масивними надпровідниковими магнітами, щоб зафіксувати водень на місці. Багато конструкцій термоядерних реакторів використовують токамаки, і Уайт вважає, що ці пристрої мають шанс значно зменшити розмір і вартість об’єктів, що зробить термоядерний синтез можливим.

MIT

У своєму прориві дослідники MIT використовували експериментальний матеріал під назвою REBCO, який дозволив магнітам бути надпровідними при температурі 20 Кельвінів.

Дослідники пішли на сміливий ризик, знявши ізоляцію — стандартний захід для запобігання короткому замиканню — навколо котушок магніту з надпровідної стрічки. Це значно спростило конструкцію і мало «перевагу низьковольтної системи», — пояснив Зак Хартвіг, доцент кафедри ядерної науки та інженерії MIT.

За словами Хартвіга, у своєму знаковому повномасштабному випробуванні дослідники створили магніт вагою 20 000 фунтів (9 тонн), здатний підтримувати магнітне поле силою понад 20 тесла, чого може бути достатньо для підтримки реакцій термоядерного синтезу, які забезпечують чистий вихід енергії. Попередні магніти могли утворювати магнітні поля силою до 12 тесла.

Крім того, кілька тестів показали, що конструкція дуже міцна і стабільна, здатна витримати екстремальну температуру, спричинену відключенням електроенергії.