Forskare vid det amerikanska energidepartementets Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har hittat ett nytt sätt att tillverka små, kraftfulla magneter för fusionsreaktorer. Tekniken kännetecknas av enkelhet och tillförlitlighet, vilket lovar att föra närmare utseendet på kommersiella termonukleära reaktorer och öppen tillgång till oändlig och ren energi för mänskligheten.
Idag skapas magneter baserade på lågtemperatursupraledning (sällan, vanliga koppar sådana) för forskning av termonukleära reaktorer av alla typer och även för ITER-reaktorn. Tyvärr begränsar supraledning vid låg temperatur starkt den maximala möjliga storleken på magnetfältet, vilket tvingar supraledande magneter att göras mycket stora, och detta leder till en ökning av storleken på termonukleära reaktorer med alla negativa konsekvenser av processekonomin.
Lösningen kan vara supraledning vid hög temperatur, vilket gör det möjligt att multiplicera intensiteten av magnetfält och minska storleken på själva magneterna. Ju färre magneter, desto mer kompakt är den termonukleära reaktorns aktiva arbetsområde. Sådana reaktorer är lätta att underhålla och ekonomiska att driva. En grupp forskare från Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) tillsammans med kollegor från Advanced Conductor Technologies, University of Colorado i Boulder och National High Magnetic Field Laboratory i Tallahassee, Florida, arbetade i denna riktning.
Forskare har utvecklat en teknik för att producera kompakta supraledande magneter med två stora förbättringar. Först valde de material för att skapa ledningsförmåga vid hög temperatur. För det andra har tekniken för att skapa spolar av en given form utan användning av isoleringsmaterial utvecklats. Den supraledande tråden utan isolering placeras helt enkelt i spåren vid spolens bas och detta gör processen att göra magneter många gånger enklare.
"Kostnaden för att linda spolarna är mycket lägre eftersom vi inte behöver gå igenom den dyra och felbenägna processen med vakuumimpregnering med epoxiharts", sa den ledande forskaren. "Istället lindar man upp ledaren direkt på formen från spolen."
Denna utveckling är särskilt viktig för utvecklingen av så kallade sfäriska tokamaks, som utåt ser ut som ett äpple, och inte som en bagel av en klassisk tokamak. För sfäriska tokamaks är storleken av primär betydelse. Sådana reaktorer kan vara ganska kompakta, men deras magnetfält har en mycket komplex form, vilket ställer höga krav på magneterna. Kompaktmagneter kan lösa dessa problem och, man skulle vilja hoppas, förr eller senare kommer det att hända.
Du kan hjälpa Ukraina att slåss mot de ryska inkräktarna. Det bästa sättet att göra detta är att donera medel till Ukrainas väpnade styrkor genom Rädda liv eller via den officiella sidan NBU.
Läs också: