Pagtulak sa Envelope na may Fusion Magnets

Si David Fischer ay nakaupo sa tabi ng silid ng vacuum ng eksperimento (iluminado na asul), kung saan mai-install ang mga teyp na superconducting na may mataas na temperatura para sa pag-iilaw ng proton at kasalukuyang pagsukat ng transportasyon ng lugar. Ipinapakita ng laptop ang data na nakuha sa mga naturang pagsukat – ang batayan para sa pagtukoy ng kritikal na kasalukuyang. Kredito: Zoe Fisher

MAY Ang Energy Fellow na si David Fischer ay nagdi-irradiate ng mataas na temperatura na superconducting tape upang subukan ang tibay nito at maghanda para sa unang pasilidad ng pagsasanib ng piloto.

“Nagpipinta ako sa pagitan ng edad na 12 at 15; Gumagawa ako ng mga plano para sa mga aparato ng pagsasanib. “

Naaalala ni David Fischer na siya ay lumaki sa Vienna, Austria, at pinangarap kung paano pinakamahusay na palamig ang oven, dating kilala bilang hot ion na sopas. plasma sa isang fusion device na tinatawag na tokamak. Habang ang plasma, mas mainit kaysa sa core ng araw, ay ginawa sa isang annular vacuum room na may isang metro lamang ang layo mula sa mga magnet na ito, nagtaka siya kung anong mga saklaw ng temperatura ang posible sa iba’t ibang mga coolant.

“Ginuhit ko ang mga planong ito at ipinapakita ang mga ito sa aking ama,” naaalala niya. Pagkatapos kahit papaano ay nakalimutan ko ang ideyang ito ng pagsasanib.

Si Fischer, na nagsimula ngayon sa kanyang ikalawang taon sa MIT Plasma Science and Fusion Center (PSFC) bilang isang postdoctoral at bagong MIT Energy Fellow na nai-sponsor ni Eni, malinaw na kumonekta sa “ideya ng pagsasanib”. At ang kanyang pagsasaliksik ay umiikot sa mga konsepto na sinakop siya noong siya ay bata pa.

Ang mga maagang disenyo ng Fischer ay ginalugad ang isang tanyag na diskarte sa pagbuo ng carbon-free, sustainable fusion energy na kilala bilang “magnetic confinement”. Dahil ang reaksyon ng plasma sa mga magnetikong larangan, ang tokamak ay dinisenyo na may mga magnet upang mapanatili ang mga atom ng fuser sa loob ng lalagyan at malayo sa mga pader na metal na magiging sanhi ng pinsala. Ang mas epektibo ang magnetic confinement, mas magiging matatag ang plasma at mas matagal itong maiimbak sa aparato.

Gumagawa ang Fischer sa ARC, isang konsepto ng planta ng fusion pilot na gumagamit ng manipis na mataas na temperatura na superconductor (HTS) na mga banda sa mga magnetong pagsasanib. Pinapayagan ng HTS para sa isang mas compact na disenyo ng tokamak sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa mas mataas na mga magnetic field kaysa sa posible sa maginoo na superconductors. Pinapayagan din ng HTS ang mga fusion magnet na gumana sa mas mataas na temperatura, na lubos na binabawasan ang kinakailangang paglamig.

Partikular na interesado si Fischer sa kung paano maiiwasan ang pagkasira ng mga teyp ng HTS. Ang mga reaksyon ng fusion ay lumilikha ng mga neutron na maaaring makapinsala sa maraming bahagi ng isang fusion device at may pinakamalakas na epekto sa mga sangkap na pinakamalapit sa plasma. Bagaman ang mga superconducting band ay maaaring hanggang isang metro ang layo mula sa unang pader ng tokamak, maaabot pa rin sila ng mga neutron. Kahit na sa pinababang numero at pagkatapos mawala ang karamihan ng kanilang lakas, pinipinsala ng mga neutron ang microstructure ng HTS band at binago ang mga katangian ng superconducting magnet sa paglipas ng panahon.

Karamihan sa pokus ni Fischer ay nakatuon sa epekto ng pinsala sa pag-iilaw sa mga kritikal na alon, katulad ng maximum na kasalukuyang kuryente na maaaring dumaan sa isang superconductor nang hindi nag-aalis ng enerhiya. Kung ang pag-iilaw ay sanhi ng labis na pagbaluktot ng mga kritikal na alon, ang mga magnetong pagsasanib ay hindi na makakalikha ng mataas na mga magnetic field na kinakailangan upang makulong at mai-compress ang plasma.

Sinabi ni Fischer na sa pamamagitan ng pagdaragdag ng higit na proteksyon sa pagitan ng mga magnet at fusion plasma posible na mabawasan ang pinsala ng mga magnet na halos ganap. Gayunpaman, nangangailangan ito ng mas maraming puwang, na kung saan ay mahalaga sa isang compact fusion power plant.

“Hindi mo mailalagay ang isang walang katapusang kalasag sa pagitan. Dapat mo munang malaman kung magkano ang pinsala na maaaring tiisin ng superconductor na ito, at pagkatapos ay matukoy kung gaano mo nais na magtagal ang mga magnetong pagsasanib. At pagkatapos ay idisenyo ang mga parameter na ito.”

Ang kadalubhasaan ni Fischer sa mga tape ng HTS ay nagmula sa kanyang pag-aaral sa Technische Universität Wien (Vienna University of Technology) sa Austria. Habang nagtatrabaho sa master’s degree sa mababang temperatura na pangkat ng pisika, sinabi niya na mayroong posisyon sa doktor na sinisiyasat ang pinsala ng radiation sa mga pinahiran na konduktor, mga materyales na maaaring magamit para sa mga magnetong pagsasanib.

Naaalala ang mga guhit na ibinahagi niya sa kanyang ama, sinabi niya, “Naku, nakakainteres ito. Higit sa 10 taon na ang nakalilipas naakit ako sa pagsasanib. Yeah, gawin natin ito. “

Ang nagresultang pagsasaliksik sa mga epekto ng neutron irradiation sa mga superconductor ng mataas na temperatura para sa mga magnetong fusion sa isang pagawaan sa Japan ay nakakuha ng pansin ng PSFC Propesor ng agham nukleyar at engineering na si Zach Hartwig at Punong Siyentipiko sa Commonwealth Fusion Systems Brandon Sorbom.

Pinapasok nila ako, tumatawa siya.

Tulad ni Fischer, pinag-aralan ni Sorbom ang epekto ng pinsala sa radiation sa kritikal na kasalukuyang mga tape ng HTS sa kanyang thesis. Ang wala sa mga mananaliksik ay nagkaroon ng pagkakataong suriin ay kung paano kumilos ang mga banda nang na-irradiate sa 20 Kelvin, ang temperatura kung saan gagana ang HTS fusion magnet.

Natagpuan ngayon ni Fischer ang kanyang sarili na namamahala ng isang proton irradiation lab para kay PSFC Director Dennis Whyte. Hindi lamang nito pinapayagan ang mga superconductor na mag-irradiate sa 20 K, gumagawa din ito ng isang aparato na agad na susukat sa mga pagbabago sa mga kritikal na alon.

Masaya siyang bumalik sa lab sa NW13, na may pagmamahal na kilala bilang “The Vault,” upang magtrabaho nang may kumpiyansa sa nagtapos at mga undergraduate na katulong ng Mga Mag-aaral ng Mga Oportunidad sa Research Opportunities. Sa panahon ng pag-crash ng Covid-19, nakapagtrabaho siya mula sa bahay upang magprograma ng isang sumusukat na software, ngunit napalampas niya ang pang-araw-araw na koneksyon sa kanyang mga kapantay.

“Ang kapaligiran ay nakasisigla,” sabi niya, na itinuturo ang ilan sa mga katanungang nailahad ng kanyang trabaho kamakailan. “Ano ang epekto ng temperatura ng pag-iilaw? Ano ang mga mekanismo para sa pagkagambala sa mga kritikal na alon? Maaari ba tayong magdisenyo ng mas maraming resistensya sa radiation na HTS? Mayroon bang paraan upang mapabuti ang pinsala sa radiation?”

Si Fischer ay maaaring magkaroon ng pagkakataong suriin ang ilan sa kanyang mga katanungan habang siya ay naghahanda upang coordinate ang pagpaplano at disenyo ng isang bagong neutron irradiation facility sa MIT.

“Ito ay isang magandang pagkakataon para sa akin,” he says. “Mahusay na maging singil ng isang proyekto ngayon at upang makita ang mga taong nagtitiwala na magagawa nila itong gumana.”

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mga bloke ng dami ng gusali para sa mga kakaibang elektronikong katangian ng magnetiko at magnetiko

Ang mga metal ng paglipat ay naka-crosslink sa graphene ng isang form ng electron beam na nangangako ng mga bloke ng kabuuan ng gusali....

Global Warming Threatens Food Chains – “Ang Epekto ay Maaaring Maging Mahusay”

Sinuri ng pag-aaral ang plankton sa mga lawa ng tubig-tabang na nahantad sa pitong taon ng pang-eksperimentong init. Kredito: University of Exeter Ang pagtaas...

Pagbotelya ng Pinakalamig na Plasma sa Daigdig upang Ipakita ang mga Lihim ng Lakas ng Fusion

Ang mag-aaral na nagtapos sa Rice University na si Grant Gorman ay nagtatrabaho sa Rice's Ultracold Atoms at Plasmas Lab. Larawan: Jeff Fitlow...

Pakiramdam ng Paglahok sa Susi sa Pagsulong

Ang mga mag-aaral ng high school ay lalo na na uudyok sa loob ng paaralan kung sa palagay nila kabilang sila sa kanilang paaralan. Maaaring...

Ang mga mananaliksik ay nagkakaroon ng mas mabilis na pagtatasa ng network upang mapahusay ang mga referral algorithm at mga paghahanap sa web

Ang mga mananaliksik ng MIT ay bumuo ng software upang mas mahusay na patakbuhin ang mga aplikasyon ng grapiko sa isang saklaw ng hardware...

Newsletter

Subscribe to stay updated.