퓨전 에너지의 어려운 목표는 새로운 유형의 초전도 자석 덕분에 현실에 훨씬 더 가까울 수 있습니다. 또는 오늘 온라인 기자 회견에서 2 미터 길이의 1 미터, 1 미터, D 자형 전자석을 공개 한 CFS (Commonwealth Fusion Systems)를 가진 연구원들을 주장하고, 지구의 자연 분야의 약 500,000 배나 자연 필드를 생산했다고 밝혔다. 매사추세츠에 본사를 둔 회사의 연구원들은 자석 기술이 2025 년까지 비교적 작은 프로토 타입 퓨전 발전소를 구축 할 수 있어야한다고 말합니다.
2018 년 MIT (Massachusetts Institute of Technology)에서 CFS는 2018 년에 기존의 초전도 자석보다 두 배나 강한 필드를 생산할 수있는 이국적인 고온 초전도 재료로 만든 자석 개발에 대한 존재를 베팅했습니다. 따라서 9 월 5 일에 달성 된 자석의 성공적인 테스트는 회사의 승리를 거두었습니다. 플라즈마 물리학 자이자 CFS의 공동 창립자이자 CEO 인 Bob Mumgaard는“우리는 3 년 전부터 그러한 자석이 존재할 수 있는지조차 몰랐을 때까지 갔다.
퓨전 반응기, 또는 토카량은 중수소 및 삼중 수소의 핵, 수소의 무거운 동위 원소, 헬륨 및 에너지 중성자를 생성하기위한 퓨즈를 촉진 할 때 방출 된 에너지를 포착하는 것을 목표로한다. 이를 위해, Tokamak은 강렬한 자기장에 의존하여 반죽 모양의 진공 챔버 내에서 과도기 이온화 된 가스 또는 플라즈마를 포획하고 압박합니다. 그러나 연구자들은 아직 소비하는 것보다 더 많은 에너지를 산출하는 토카량을 구축하지 않았으며, 그러한 원자로가 그 손상된 지점에 도달하기 위해 크게 필요하다고 오랫동안 믿었습니다. 예를 들어, 프랑스에 건설 중이며 Breakeven을 능가하는 국제 ITER TOKAMAK는 높이 11 미터, 폭이 19 미터 인 진공 챔버가 있습니다.
그러나 CFS 연구원들은 고 필 자석을 사용하면 Tokamaks가 크게 작아서 저렴하고 구축하기가 더 쉽다고 말합니다. CFS 연구원들은 Niobium Tin과 같은 일반적인 초전도 금속보다는 희귀 지구 바륨 구리 산화물이라고 불리는 고온 초전도체로 구성된 구불 구불 한 코일을 통해 필요한 자석을 만들기 시작했습니다. 절대 제로 근처로 냉각되면, 초전도체는 전류와 자기장이 너무 커지지 않는 한 저항없이 전류를 전달합니다. 고온 초전도체-비교적 대단한 온도에서 초전도, 77 개 이상의 액체 질소 온도 이상에서는 기존의 초전도체보다 더 높은 자기장을 견딜 수 있기 때문에 이름이 지정되어 있습니다.
자석에서 일한 MIT의 플라즈마 물리학 자이자 엔지니어 인 Brian Labombard는 자기장 자체가 전류를 운반하는 코일을 뒤로 밀면서 생성 된 막대한 기계적 응력을 견딜 수있는 자석을 주로 패션하는 것이 었습니다. "풍선을 압박하는 것처럼 생각할 수 있습니다."라고 그는 말합니다. 일반 초전도체는 코일에 감겨 질 수있는 견고한 와이어로 만들어 질 수 있지만 고온 초전도기는 비교적 깨지기 쉬운 테이프로 제공됩니다. 따라서 자석을 개발하기 위해 CFS 연구원들은 얇은 테이프 층이 더 강한 금속 층 사이에 끼워지는 설계를 제시했습니다. Labombard는“기본적으로 가능한 한 많은 금속을 가져야합니다. "그리고 우리가 여기있는 디자인은 그것을 한계로 밀고 있습니다."
최근 테스트에서 새로운 자석은 약 5 시간 동안 20 개의 테슬라 필드를 생산했지만 CFS 연구원들은이 분야를 무기한으로 유지할 수 있다고 말합니다. 자석이 손을 잡고있는 회사는 다음 목표를 위해 촬영할 준비가되었다고 말합니다. ITER과 마찬가지로 SPARC라는 프로토 타입 원자로를 개발하는 것은 Tokamak이 소비하는 것보다 더 많은 에너지를 생성 할 수 있음을 보여줄 것입니다. SPARC에서 연구원은 20 개의 테슬라 프로토 타입과 같은 18 개의 코일을 사용하여 토로이드 진공 챔버를 둘러싸고 있습니다. CFS의 제조 엔지니어 인 조이 던 (Joy Dunn)은“이 자석은 제조 공정과 장비와 공급망을 상업용 융합과 관련된 규모로 개발할 수있게 해주었다”고 말했다.
그러나 자석만으로는 토카 맥이 만들지 않습니다. 작년에 국립 과학, 공학 및 의학의 보고서에 따르면 2040 년까지 프로토 타입 퓨전 발전소를 현실로 만들기 위해이 분야는 여전히 수많은 다른 기술적 과제를 극복해야합니다. 이러한 요구 중에는 혈장에서 열까지 가득 차고 중성자 폭격에 직면 할 수있는 재료와 진공 챔버에서 뜨거운 헬륨 배기를 배출하기위한 더 나은 계획이 있습니다. Mumgaard는 이러한 문제가 여전히 해결되어야한다는 데 동의합니다. 그러나 그는 그들이 고 필드, 소형 토카량으로 다루기가 훨씬 쉬워 질 것이라고 주장한다.
보다 일반적으로, 새로운 자석은 모든 퓨전 개발자들이 디자인의 특성에 관계없이 미래의 원자로를 구상하는 방법에 대한 해상 변화를 알 수 있다고 MIT의 플라즈마 물리학 자이자 엔지니어 인 Dennis Whyte는“이것은 모든 보트를 들어 올리는 조수입니다.”라고 말합니다.
