Η «απεριόριστη ενέργεια» ένα βήμα πιο κοντά χάριν στο MIT

Οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες που ανακαλύφθηκαν από επιστήμονες του MIT το 2021 είναι πλέον έτοιμοι για την αξιοποίηση σε αντιδραστήρες σύντηξης, όπως υποστηρίζουν ορισμένοι επιστήμονες. Ο νέος τύπος μαγνήτη αναπτύχθηκε από ερευνητές του Κέντρου Επιστήμης Πλάσματος και Σύντηξης (Plasma Science and Fusion Center – PSFC) του ΜΙΤ. Οι ερευνητές έχουν πλέον δημοσιεύσει αρκετές εργασίες σχετικά με την ανακάλυψη, επιβεβαιώνοντας ότι οι μαγνήτες μπορούν να ανταποκριθούν στις δύσκολες συνθήκες ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας από σύντηξη.

Η απελευθέρωση της δύναμης της πυρηνικής σύντηξης αποτελεί μακροχρόνιο στόχο των επιστημόνων που ελπίζουν να αξιοποιήσουν την ενέργεια που παράγει η σύντηξη για να δημιουργήσουν μια καθαρή πηγή ενέργειας που θα μπορεί να αντικαταστήσει τα ορυκτά καύσιμα και τις επικίνδυνες διαδικασίες πυρηνικής σχάσης.

Η ιδέα της μίμησης της πυρηνικής σύντηξης, όπως αυτή που παρατηρείται στον Ήλιο, θα μπορούσε να ξεκλειδώσει εντελώς την “απεριόριστη ενέργεια” για να την εκμεταλλευτεί η Ανθρωπότητα. Το εγχείρημα όμως δεν είναι τόσο εύκολο όσο κάποιοι ήλπιζαν ότι θα ήταν. Απαιτούνται εξαιρετικά ισχυροί μαγνήτες για να συγκρατηθεί το καύσιμο σύντηξης στη θέση του. Εδώ είναι που μπαίνουν στο παιχνίδι αυτοί οι πρόσφατα ανακαλυφθέντες υπεραγώγιμοι μαγνήτες.

Παρόμοιοι μαγνήτες λειτουργούν σήμερα στον αντιδραστήρα σύντηξης Tokamak, όπου πρέπει να διατηρούνται τέσσερις βαθμοί Κέλβιν (-270 βαθμοί Κελσίου) για να λειτουργήσουν. Μετά από χρόνια προσπαθειών, οι επιστήμονες καταφέρνουν επιτέλους να εξάγουν λίγο περισσότερη ενέργεια από την αντίδραση από αυτή που εισάγουν.

Όμως, αυτοί οι νέοι υπεραγώγιμοι μαγνήτες είναι σχεδιασμένοι να λειτουργούν στους 20 Kelvin (-253 βαθμούς Κελσίου). Είναι κατασκευασμένοι από οξείδιο χαλκού βαρίου σπάνιων γαιών (REBCO) και οι ερευνητές που τους ανέπτυξαν ισχυρίζονται ότι έχουν αρκετά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία παρόμοιων μαγνητών.

Μια σημαντική διαφορά με αυτούς τους μαγνήτες REBCO είναι ότι απαιτούν λιγότερη μόνωση από άλλους μαγνήτες που βασίζονται σε υπεραγωγούς. Πολλοί συμβατικοί μαγνήτες αυτού του τύπου μονώνονται παρόμοια με τα ηλεκτρικά καλώδια. Ωστόσο, ο REBCO έμεινε γυμνός, επιτρέποντας μεγαλύτερη αγωγιμότητα.

Αυτό επέτρεψε στην ομάδα του MIT να δημιουργήσει ένα σύστημα χαμηλής τάσης που είναι εξαιρετικά εύκολο στην κατασκευή. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι επιτρέπει επίσης πρόσθετες εφαρμογές, όπως η προσθήκη δομών ψύξης ή ακόμη και δομών για ενίσχυση της αντοχής. Οι ερευνητές έπρεπε να το περάσουν από δοκιμές για να διαπιστώσουν αν ο μαγνήτης ήταν έτοιμος για τα επόμενα βήματα.

Για να το πετύχουν αυτό, δημιούργησαν ασταθείς συνθήκες, όπως υπερθέρμανση, και έκλεισαν ακόμη και την παροχή ρεύματος στη διάταξη ψύξης. Αυτό είναι ένα από τα χειρότερα σενάρια που μπορεί να αντιμετωπίσει ένας αντιδραστήρας σύντηξης και συχνά οδηγεί στην καταστροφή του ίδιου του μαγνήτη. Αυτές οι δοκιμές βοήθησαν τους ερευνητές να βελτιώσουν το σχεδιασμό τους και να καθορίσουν τον καλύτερο σχεδιασμό για τον μαγνήτη.

Από εδώ και πέρα, υποστηρίζουν ότι οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες REBCO είναι έτοιμοι να χρησιμοποιηθούν σε έναν πραγματικό αντιδραστήρα σύντηξης. Θα χρησιμοποιηθούν εκτενώς για να βοηθήσουν στην κατασκευή του αντιδραστήρα σύντηξης SPARC για την Commonwealth Fusion Systems στο Devens της Μασαχουσέτης.

[MIT]