Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

MIT Süper İletken Mıknatıs Rekor Kırdı – Füzyon Enerjisinde Büyük İlerleme

15.09.2021
25
MIT Süper İletken Mıknatıs Rekor Kırdı – Füzyon Enerjisinde Büyük İlerleme

Commonwealth Fusion Systems ve MIT’nin Plazma Bilim ve Füzyon Merkezi (PSFC) tarafından tasarlanan ve üretilen bu geniş çaplı, tam ölçekli yüksek sıcaklık süper iletken mıknatıs, rekor kıran 20 tesla manyetik alan gösterdi. Dünyanın en güçlü füzyon mıknatısıdır. Kredi: Gretchen Ertl, CFS/MIT-PSFC, 2021

Yeni süper iletken mıknatıs, manyetik alan gücü rekorlarını kırarak pratik, ticari, karbonsuz gücün yolunu açıyor.

Yoğun araştırma ve tasarım çalışmasına dayanan yapımda üç yıllık bir andı: 5 Eylül’de, ilk kez, büyük bir yüksek sıcaklıkta süper iletken elektromıknatıs, en güçlü manyetik alan olan 20 tesla’lık bir alan kuvvetine yükseltildi. Dünyada şimdiye kadar yaratılmış olan türden. Projenin liderlerine göre, bu başarılı gösteri, tükettiğinden daha fazla güç üretebilen dünyanın ilk füzyon enerji santralini inşa etme arayışındaki en büyük belirsizliğin çözülmesine yardımcı oluyor. İLE BİRLİKTE ve başlangıç ​​şirketi Commonwealth Fusion Systems (CFS).

Bu ilerleme, küresel iklim değişikliğinin etkilerini sınırlamaya büyük katkı sağlayabilecek, uzun zamandır aranan pratik, ucuz, karbonsuz enerji santrallerinin yaratılmasının yolunu açtığını söylüyorlar.

SPARC Oluşturma

Kompakt, yüksek alanlı bir tokamak olan SPARC’ın işlenmesi, şu anda Massachusetts Teknoloji Enstitüsü ve Commonwealth Fusion Systems’dan bir ekip tarafından tasarlanıyor. Görevi, net füzyon enerjisi üreten bir plazma oluşturmak ve sınırlandırmaktır. Kredi: T. Henderson, CFS/MIT-PSFC, 2020

MIT araştırma başkan yardımcısı ve EA Griswold Jeofizik Profesörü Maria Zuber, “Füzyon birçok yönden nihai temiz enerji kaynağıdır” diyor. “Mevcut olan güç miktarı gerçekten oyunun kurallarını değiştiriyor.” Füzyon enerjisi oluşturmak için kullanılan yakıt sudan gelir ve “Dünya suyla dolu – bu neredeyse sınırsız bir kaynaktır. Sadece onu nasıl kullanacağımızı bulmamız gerekiyor.”

Yeni mıknatısı geliştirmek, bunu gerçekleştirmenin önündeki en büyük teknolojik engel olarak görülüyor; başarılı operasyonu şimdi, on yıllardır sınırlı bir ilerlemeyle takip edilen, Dünya’daki bir laboratuvarda füzyonun gösterilmesine kapı açıyor. Mıknatıs teknolojisinin artık başarıyla sergilenmesiyle, MIT-CFS işbirliği, dünyanın ilk füzyon cihazını oluşturma ve sınırlandırma yapma yolunda ilerliyor. plazma tükettiğinden daha fazla enerji üretir. SPARC adı verilen bu tanıtım cihazının 2025’te tamamlanması hedefleniyor.

CFS ve PSFC Mühendisleri ve Bilim Adamları

MIT’de bulunan test standının içindeki mıknatıs üzerinde çalışan işbirlikçi ekip. Bu mıknatısın araştırılması, inşası ve test edilmesi, 270 üyeye ulaşan SPARC ekibinin tek başına en büyük faaliyeti olmuştur. Kredi: Gretchen Ertl, CFS/MIT-PSFC, 2021

SPARC’ı geliştirmek için CFS ile birlikte çalışan MIT Plazma Bilimi ve Füzyon Merkezi’nin yöneticisi Dennis Whyte, “Füzyonun gerçekleşmesinin zorlukları hem teknik hem de bilimseldir” diyor. Ancak teknoloji bir kez kanıtlandıktan sonra, “her yerde ve her zaman dağıtabileceğiniz tükenmez, karbonsuz bir enerji kaynağı” diyor. Bu gerçekten temelde yeni bir enerji kaynağı.”

Hitachi Amerika Mühendislik Profesörü Whyte, bu haftaki gösterinin SPARC tasarımının fizibilitesiyle ilgili kalan en büyük soruları ele alan önemli bir kilometre taşını temsil ettiğini söylüyor. “Füzyon bilimi ve teknolojisinde gerçekten bir dönüm noktası olduğuna inanıyorum” diyor.

şişedeki güneş

Füzyon, güneşe güç veren süreçtir: iki küçük atomun birleşerek daha büyük bir atom oluşturması ve muazzam miktarda enerji açığa çıkması. Ancak süreç, herhangi bir katı malzemenin dayanabileceğinden çok daha yüksek sıcaklıklar gerektirir. Burada, Dünya’da güneşin güç kaynağını yakalamak için gereken şey, 100.000.000 derece veya daha fazla sıcak bir şeyi, katı herhangi bir şeyle temas etmesini önleyecek şekilde askıya alarak yakalamanın ve içermenin bir yoludur.

Bu, plazma adı verilen sıcak dönen proton ve elektron çorbasını içeren bir tür görünmez şişe oluşturan yoğun manyetik alanlar aracılığıyla yapılır. Parçacıkların elektrik yükü olduğundan, manyetik alanlar tarafından güçlü bir şekilde kontrol edilirler ve bunları içermek için en yaygın olarak kullanılan konfigürasyon, tokamak adı verilen halka şeklindeki bir cihazdır. Bu cihazların çoğu, manyetik alanlarını bakırdan yapılmış geleneksel elektromıknatıslar kullanarak üretti, ancak Fransa’da yapım aşamasında olan ITER adlı en yeni ve en büyük versiyon, düşük sıcaklıklı süper iletkenler olarak bilinen şeyi kullanıyor.

Yüksek Sıcaklık Süper İletken Bant

Yeni füzyon mıknatısı sınıfında kullanılan yüksek sıcaklıklı süper iletken bant makarası. CFS ve MIT tarafından inşa edilen ve test edilen mıknatıs, Boston, MA ile Albany, NY arasındaki mesafe olan 267 km (166 mil) bant içerir. Kredi: Gretchen Ertl, CFS/MIT-PSFC, 2021

MIT-CFS füzyon tasarımındaki en büyük yenilik, daha küçük bir alanda çok daha güçlü bir manyetik alan sağlayan yüksek sıcaklıklı süper iletkenlerin kullanılmasıdır. Bu tasarım, birkaç yıl önce ticari olarak piyasaya sürülen yeni bir tür süper iletken malzeme ile mümkün oldu. Fikir başlangıçta Whyte tarafından öğretilen bir nükleer mühendislik sınıfında bir sınıf projesi olarak ortaya çıktı. Fikir o kadar umut verici görünüyordu ki, bu sınıfın sonraki birkaç yinelemesinde geliştirilmeye devam edildi ve 2015’in başlarında ARC enerji santrali tasarım konseptine yol açtı. ARC’nin yaklaşık yarısı büyüklüğünde olacak şekilde tasarlanan SPARC, bunu kanıtlamak için bir test ortamıdır. tam boyutlu, enerji üreten tesisin inşasından önceki konsept.

Şimdiye kadar, yüz milyonlarca dereceye kadar ısıtılmış plazmayı içerebilen manyetik bir “şişe” yaratmak için gereken muazzam derecede güçlü manyetik alanlara ulaşmanın tek yolu onları daha da büyütmekti. Ancak düz, şerit benzeri bir bant şeklinde yapılan yeni yüksek sıcaklık süper iletken malzeme, daha küçük bir cihazda daha yüksek bir manyetik alan elde etmeyi mümkün kılıyor ve 40 kat daha büyük bir cihazda elde edilecek performansa eşit. geleneksel düşük sıcaklıklı süper iletken mıknatıslar kullanarak hacim. Boyuta karşı güçteki bu sıçrama, ARC’nin devrim niteliğindeki tasarımındaki kilit unsurdur.

SPARC Mıknatıs Testi

CFS ve MIT’nin PSFC’sinden mühendis ve bilim adamlarından oluşan bir ekip, süper iletken mıknatısı, mıknatısın soğutulduğu ve 20 tesla’lık bir manyetik alan üretecek şekilde çalıştırıldığı test standına indirdi. Kredi: Gretchen Ertl, CFS/MIT-PSFC, 2021

Yeni yüksek sıcaklıklı süper iletken mıknatısların kullanımı, MIT’nin kendi Alcator serisi de dahil olmak üzere, tokamak deneylerinin işleyişinden elde edilen onlarca yıllık deneysel bilginin uygulanmasını mümkün kılıyor. MIT baş araştırmacısı ve Robert N. Noyce Kariyer Geliştirme Nükleer Bilim ve Mühendislik Yardımcı Doçenti Zach Hartwig tarafından yönetilen yeni yaklaşım, iyi bilinen bir tasarım kullanıyor ancak her şeyi doğrusal boyutun yaklaşık yarısına kadar ölçeklendiriyor ve yine de aynı şeyi başarıyor. daha yüksek manyetik alan nedeniyle çalışma koşulları.

Geçen yıl yayınlanan bir dizi bilimsel makale, fiziksel temeli özetledi ve simülasyon yoluyla yeni füzyon cihazının uygulanabilirliğini doğruladı. Makaleler, mıknatıslar beklendiği gibi çalışırsa, tüm füzyon sisteminin gerçekten de onlarca yıllık füzyon araştırmalarında ilk kez net güç çıkışı üretmesi gerektiğini gösterdi.

Dennis Whyte ve Bob Mumgaard

MIT’nin Plazma Bilim ve Füzyon Merkezindeki test salonunda PSFC Dennis Whyte (solda) ve CFS’nin CEO’su Bob Mumgaard (sağda). Üç yıldan fazla bir süre önce Commonwealth Fusion Systems’ın oluşumuyla başlayan işbirliği, şimdi bir sonraki aşamaya geçerek, net füzyon enerjisi üreten bir plazma oluşturmak ve sınırlamak için dünyanın cihazı olacak SPARC’ı inşa ediyor. Kredi: Gretchen Ertl, CFS/MIT-PSFC, 2021

PSFC’de müdür yardımcısı ve kıdemli araştırma bilimcisi olan Martin Greenwald, füzyon deneyleri için diğer bazı tasarımların aksine, “doldurduğumuz niş, geleneksel plazma fiziğini ve geleneksel tokamak tasarımlarını ve mühendisliğini kullanmaktı, ancak ona bu yeni mıknatısı getirmekti. teknoloji. Yani yarım düzine farklı alanda inovasyon talep etmiyorduk. Sadece mıknatıs üzerinde yenilik yapacak ve ardından son on yılda öğrenilenlerin bilgi tabanını uygulayacaktık.”

Bilimsel olarak oluşturulmuş tasarım ilkelerinin ve oyunun kurallarını değiştiren manyetik alan gücünün bu birleşimi, ekonomik olarak uygulanabilir ve hızlı bir yolda geliştirilebilecek bir tesis elde etmeyi mümkün kılan şeydir. CFS CEO’su Bob Mumgaard, “Bu büyük bir an” diyor. “Artık, bu makineler üzerinde onlarca yıl süren araştırmalar nedeniyle hem bilimsel olarak çok gelişmiş hem de ticari olarak çok ilginç bir platforma sahibiz. Yaptığı şey, cihazları daha hızlı, daha küçük ve daha az maliyetle inşa etmemize izin vermektir” diyor başarılı mıknatıs gösterimi.

Konseptin kanıtı

Bu yeni mıknatıs konseptini gerçeğe dönüştürmek, tasarım, tedarik zincirleri oluşturma ve sonunda binlerce kişi tarafından üretilmesi gerekebilecek mıknatıslar için üretim yöntemleri üzerinde üç yıllık yoğun bir çalışma gerektiriyordu.

“Türünün ilk örneği, süper iletken bir mıknatıs yaptık. Benzersiz üretim süreçleri ve ekipmanları oluşturmak için çok çalışmak gerekiyordu. Sonuç olarak, artık SPARC üretimini artırmaya hazırız,” diyor CFS’de operasyon başkanı Joy Dunn. “Bir fizik modeli ve bir CAD tasarımı ile başladık ve kağıt üzerindeki bir tasarımı bu gerçek fiziksel mıknatısa dönüştürmek için birçok geliştirme ve prototip üzerinde çalıştık.” Bu, gerekli özellikleri karşılayan ve CFS’nin şu anda ezici bir çoğunlukla dünyanın en büyük kullanıcısı olduğu malzemeyi üretme becerisine ulaşmalarına yardımcı olmak için birden fazla süper iletken bant tedarikçisiyle tekrarlanan bir süreç de dahil olmak üzere üretim yetenekleri ve test tesisleri oluşturmayı gerektirdi.

Her ikisi de tasarım gereksinimlerini karşılayan iki olası mıknatıs tasarımıyla paralel çalıştılar, diyor. “Süper iletken mıknatıslar yapma yöntemimizde hangisinin devrim yaratacağı ve hangisinin daha kolay yapılacağı gerçekten ortaya çıktı.” Benimsedikleri tasarımın bu konuda açıkça göze çarptığını söylüyor.

Bu testte, yeni mıknatıs, 20 tesla’lık bir manyetik alan hedefine ulaşana kadar bir dizi adımda kademeli olarak güçlendirildi – yüksek sıcaklıkta süper iletken bir füzyon mıknatısı için şimdiye kadarki en yüksek alan gücü. Mıknatıs, her biri kendi başına dünyadaki en güçlü yüksek sıcaklık süper iletken mıknatısı olacak olan, birlikte istiflenmiş 16 plakadan oluşur.

Mumgaard, “Üç yıl önce, gelecekteki füzyon makineleri için ihtiyaç duyacağımız 20 tesla’lık bir mıknatıs yapmak için bir plan açıkladık” diyor. Bu hedefe şimdi tam zamanında, pandemi ile bile ulaşıldığını söylüyor.

CFS’nin baş bilim sorumlusu Brandon Sorbom, geçen yıl yayınlanan bir dizi fizik makalesine atıfta bulunarak, “temel olarak makaleler, mıknatısı yaparsak, tüm fiziğin SPARC’ta çalışacağı sonucuna varıyor. Yani, bu gösteri şu soruyu yanıtlıyor: Mıknatısı yapabilirler mi? Bu çok heyecan verici bir zaman! Bu çok büyük bir kilometre taşı.”

Bir sonraki adım, planlanan ARC enerji santralinin daha küçük ölçekli bir versiyonu olan SPARC’ı inşa etmek olacak. SPARC’ın başarılı bir şekilde işletilmesi, tam ölçekli bir ticari füzyon santralinin pratik olduğunu gösterecek ve bu öncü cihazın hızlı tasarımının ve inşasının daha sonra tam hızda ilerleyebileceğinin önünü açacak.

Zuber, “SPARC’ın mıknatısların kanıtlanmış performansına dayanarak net pozitif enerji elde edebileceği konusunda artık gerçekten iyimserim. Bir sonraki adım, gerçek bir elektrik santrali inşa etmek için ölçeği büyütmek. Önümüzde hâlâ birçok zorluk var, bunlardan en azı güvenilir, sürekli çalışmaya olanak tanıyan bir tasarım geliştirmek. Buradaki amacın ticarileştirme olduğunun farkına varınca, bir diğer büyük zorluk da ekonomik olacaktır. Bu enerji santrallerini inşa etmenin ve devreye almanın uygun maliyetli olmasını sağlayacak şekilde nasıl tasarlıyorsunuz?”

Umut edilen bir gelecekte, dünya çapında temiz elektrik şebekelerine güç sağlayan binlerce füzyon santralinin olabileceği bir gün, Zuber şöyle diyor: “Sanırım geriye bakıp oraya nasıl geldiğimizi düşüneceğiz ve bence gösteri Benim için mıknatıs teknolojisinin en önemli kısmı, vay canına, bunu gerçekten yapabileceğimize inandığım zamandı.”

Zuber, güç üreten bir füzyon cihazının başarılı bir şekilde yaratılmasının muazzam bir bilimsel başarı olacağını belirtiyor. Ama asıl mesele bu değil. “Bu noktada hiçbirimiz kupa kazanmaya çalışmıyoruz. Gezegeni yaşanabilir tutmaya çalışıyoruz.”

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.