Ученые MIT достигли прорыва в сфере ядерного синтеза: созданы мощные высокотемпературные магниты

Для чего нам это нужно

Ядерный синтез – это процесс слияния легких атомных ядер, таких как водород, в более тяжелые, такие как гелий, с высвобождением огромного количества энергии. Это та самая реакция, которая питает Солнце и другие звезды, и ученые десятилетиями пытаются воссоздать ее на Земле, надеясь создать чистый, безопасный и практически безграничный источник энергии.

Смотрите также Британский термоядерный реактор побил рекорд производства энергии

Человечеству очень нужен прорыв в этой сфере, поскольку потребности в электроэнергии резко возросли после активного развития технологий искусственного интеллекта. Эта сфера требует очень больших затрат электроэнергии для обучения и работы нейросетей.

Илон Маск предупредил человечество о возможном дефиците электроэнергии по всему миру до 2025 года, если ничего не изменится.

Преграды на пути к ядерному синтезу

Одна из главных проблем достижения термоядерного синтеза заключается в том, чтобы ограничить и контролировать чрезвычайно горячую плазму – состояние материи, состоящее из ионизированного газа, необходимый для реакции.

• Плазму нужно нагреть до более 100 миллионов градусов Цельсия, что примерно в семь раз горячее, чем ядро Солнца, и держать подальше от стенок корпуса реактора.
• Для этого в большинстве термоядерных экспериментов используются мощные электромагниты, которые создают магнитное поле в форме пончика, так называемый токамак, удерживающий плазму внутри.

Однако обычные электромагниты имеют ограничения по силе и стабильности магнитного поля, которое они могут создавать, а также по стоимости и сложности их эксплуатации и обслуживания. Эти факторы сдерживали прогресс и масштабирование термоядерных реакторов, делая их невозможными для коммерческого использования.

Важное открытие

Исследователи MIT в сотрудничестве с компанией Commonwealth Fusion Systems разработали новый тип электромагнита, который преодолевает эти недостатки.

Магнит основан на высокотемпературном сверхпроводящем материале под названием REBCO, который является редкоземельным оксидом меди бария. Этот материал может проводить гораздо большие токи и генерировать гораздо более сильные магнитные поля, чем обычные сверхпроводники, и делать это при высоких температурах, что уменьшает потребность в дорогих и громоздких системах охлаждения.

Элетромагнит REBCO / Фото MIT

Команда построила и испытала крупномасштабный прототип электромагнита REBCO весом около 9 тонн в Центре науки о плазме и термоядерном синтезе (PSFC) Массачусетского технологического института (MIT).

Устройство достигло рекордной напряженности магнитного поля в 20 тесла, что примерно в 10 раз сильнее, чем типичный больничный магнит для МРТ. Команда также проверила теоретические модели и симуляции поведения магнита и провела эксперименты для изучения его работы в экстремальных условиях, таких как частичное расплавление катушки.

Мы уже близко

Успешная демонстрация электромагнита REBCO знаменует собой важную веху в области ядерного синтеза, поскольку он обеспечивает необходимую теплоту и стабильность, необходимые для жизнеспособных термоядерных реакторов.

• Исследователи утверждают, что новая магнитная технология может уменьшить размер и стоимость термоядерных реакторов в 10 раз, что сделает их более доступными и дешевыми.
• Они также говорят, что новый магнит может позволить построить компактную термоядерную пилотную установку под названием SPARC в течение следующего десятилетия, которая сможет производить больше энергии, чем потребляет, что является долгожданной целью исследований в области термоядерного синтеза.

Команда, которая работает над проектом / Фото MIT

Читайте на сайте Искусственный Интеллект требует прорыва в ядерной энергетике, – Сэм Альтман

Публикация статей стала возможной после того, как команда получила патенты на конструкцию и принципы работы электромагнита. Исследование приближает мир к моменту, когда на Земле зажжется искусственное солнце, которое обеспечит нас устойчивой и экологически чистой энергией.