Ученые Даремского университета завершили одну из самых всеобъемлющих программ проверки качества сверхпроводящих материалов, имеющих решающее значение для успеха ITER — крупнейшего в мире эксперимента по термоядерной энергии. Исследование, опубликованное в журнале Superconductor Science and Technology 10 сентября, представляет собой десятилетние усилия, в ходе которых было испытано более 5500 образцов проволоки с помощью 13 000 отдельных измерений.
Команда из Даремского университета, возглавляемая профессором Дамианом Хэмпширом и доктором Марком Рэйном, была выбрана в 2011 году для создания одной из официальных референс-лабораторий ITER в Европе. Их миссия заключалась в разработке специализированных методов тестирования сверхпроводящих проволок из ниобий-олова и ниобий-титана, которые являются основой магнитной системы ITER, способной создавать некоторые из самых сильных постоянных магнитных полей, когда-либо создававшихся.
Прорыв в методологии тестирования
Исследователи разработали статистический подход, который решает ключевую проблему верификации сверхпроводников. Поскольку провода из ниобий-олова подвергаются необратимым изменениям при термообработке при температурах выше 650°C, повторное тестирование одной и той же жилы становится невозможным. Команда из Дарема продемонстрировала, что измерения соседних жил в различных лабораториях могут обеспечить ту же степень уверенности, что и более дорогостоящие повторные испытания на одной проволоке.
Этот прорыв предлагает практичный и экономичный способ перекрестной проверки результатов, одновременно обеспечивая точность лабораторных измерений и согласованность производства по всей мировой цепочке поставок. Данный подход имеет значение не только для проекта ITER, он может установить новые стандарты для методики тестирования сверхпроводящих материалов во всем мире.
Сверхпроводниковый вызов ИТЭР
ITER, который в настоящее время строится на юге Франции, требует беспрецедентных объемов сверхпроводящих материалов для питания своего термоядерного реактора. Для проекта потребовалось резкое увеличение мирового производства ниобий-олова с 15 тонн в год до 100 тонн ежегодно. Системы тораоидальных магнитных полей и центрального соленоида ITER вместе потребят более 600 тонн проволоки из ниобий-олова.
Провода должны проводить ток, в сотни раз превышающий обычную бытовую проводку, при экстремальных условиях, что делает проверку качества критически важной для успеха реактора. Компания General Atomics недавно завершила сборку последнего модуля центрального соленоида ITER, что стало еще одной вехой на пути к получению первой плазмы в 2035 году.
Гонка за коммерческим термоядерным синтезом
Работа Дарема появляется на фоне растущего интереса к мировой индустрии термоядерного синтеза. Частные компании придерживаются агрессивных сроков, причем Microsoft уже подписала соглашения о покупке электроэнергии с запланированной термоядерной электростанции Helion Energy к 2028 году, а Google предварительно заказала 200 мегаватт термоядерной энергии у Commonwealth Fusion Systems на 2030-е годы. Правительство Великобритании выделило £2,5 миллиарда на исследование термоядерного синтеза и строит свой собственный прототип реактора на бывшем угольном месторождении в Ноттингемшире.
Профессор Хэмпшир, возглавляющий исследование сверхпроводимости в Дареме, подчеркнул возможную роль Великобритании в коммерциализации термоядерной энергии: «Великобритания лидирует в мире по производству МРТ-сканеров для тела на основе сверхпроводящих магнитов. Вопрос в том, можем ли мы помочь Великобритании стать лидером в коммерциализации термоядерной энергетики с использованием сверхпроводящих магнитов?»
Даремский университет также является ведущим партнером в британском Центре подготовки докторов наук в сфере термоядерной энергетики, помогая обучать новое поколение ученых и инженеров, которые будут создавать коммерческие термоядерные реакторы.
Комментариев нет:
Отправить комментарий