Я наблюдаю за черным диском чудесного материала, парящим над кипящей ванной с жидким азотом.
«Это сверхпроводящая магнитная левитация», — говорит ученый-магнитолог Грег Бриттлс. «Наибольшее приближение к магии в реальном мире».
И это волшебно.
Керамоподобное вещество, называемое редкоземельным оксидом бария и меди (REBCO), подвешено примерно на полсантиметра в воздухе над полоской меди.
Ткните в него пальцем, и он не сдвинется с места, толкните его, и он будет вращаться, не желая останавливаться.
REBCO — это то, что известно как сверхпроводник. Материалы, имеющие электрическое сопротивление, близкое к нулю. Но большинство из них необходимо охладить до безумно низких температур, чтобы они приобрели магические свойства.
Редкоземельный оксид бария и меди (REBCO) становится сверхпроводящим под воздействием жидкого азота.
Этот сверхпроводящий материал обладает особыми магнитными свойствами, которые используются в исследованиях термоядерного синтеза.
Что особенного в REBCO, так это то, что он становится сверхпроводящим при приятной (в мире сверхпроводников) температуре минус 200 по Цельсию (минус 328 по Фаренгейту), близкой к температуре жидкого азота. Делая их гораздо более полезными.
Учёных-магнитологов, таких как Грег Бриттлс, привлекает роль высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) в создании ядерный синтез практическая реальность.
Ядерный синтез уже давно обещает почти безграничную, безуглеродную электроэнергию из многочисленных природных элементов. Но с 1950-х годов оно оставалось недосягаемым.
Задача состоит в том, как создать, а затем использовать ядерный синтез – тот же процесс, который питает такие звезды, как наше Солнце, здесь, на Земле.
Вот тут-то и приходят на помощь магниты.
«Магниты HTS позволяют нам работать с более сильными магнитными полями, чем когда-либо прежде», — говорит он. «И они позволяют нам делать это в более компактных устройствах».
Грег — ведущий научный сотрудник компании Tokamak Energy. Оксфордширбританская компания, которая только что вошла в шорт-лист британского правительства как часть консорциума, претендующего на строительство сферического токамака для производства электроэнергии (STEP).
STEP – это попытка Великобритании стать первой в мире компанией, которая построит практическую демонстрацию термоядерного реактора, подающего электроэнергию в национальную сеть.
Ученый-магнитолог Грег Бриттлс надеется помочь создать первый в Великобритании практический термоядерный реактор.
Для термоядерного синтеза необходимо создать нечто, называемое плазмой, состоящей из тяжелых атомов, таких как дейтерий и тритий, — изотопов водорода.
Но заставить частицы плазмы сливаться и высвобождать колоссальное количество энергии, выделяемой при термоядерном синтезе, означает сделать ее невероятно горячей — примерно в миллион раз горячее Солнца.
Более того, плазма имеет электрический заряд, поэтому, если она коснется какой-либо поверхности, она мгновенно охладится и схлопнется.
Внутри реактора токамака, где частицы плазмы сливаются, выделяя колоссальное количество энергии
Как будто держишь желе в сети
Но если вы оснастите полый сосуд в форме пончика, называемый токамаком, очень мощными магнитами, вы можете создать магнитную «бутылку» без физических стенок, которая сможет содержать, сжимать и вращать плазму, как космический блендер, чтобы заставить термоядерный синтез случаться.
И проблема до сих пор заключалась в том, чтобы получить магнитные поля, которые были бы достаточно мощными и компактными, чтобы выполнять эту работу. Ученые, занимающиеся термоядерным синтезом, сравнивают это с удержанием желе в сети — желе, температура которого составляет 100 миллионов Цельсия (212 миллионов Фаренгейта).
Плазма ярко светится во время реакции термоядерного синтеза.
До сих пор токамаки должны были быть огромными и дорогими из-за требуемых размеров магнитов и систем охлаждения, позволяющих охлаждать их до сверхпроводящих температур, столь же холодных, как глубины космоса.
Но с помощью HTS-магнитов ученые, такие как Грег, надеются сделать STEP меньше и дешевле в изготовлении, и, следовательно, его будет легче разбирать и настраивать, пока они возятся и возятся на пути к термоядерному синтезу.
Тонкий слой REBCO, приклеенный к медной металлической ленте, намотанный сотни раз с проходящим через него током в 1000 ампер, должен сработать.
Подробнее читайте в Sky News:
TikTok запретят в США с воскресенья
Ракета SpaceX потерялась после запуска
Apple приостанавливает выпуск новостей об искусственном интеллекте
Грег показывает мне ДЕМО-4 прототип сферической магнитной бутылки, которую они собираются испытать.
«Это, без сомнения, самый совершенный HTS-магнит, который когда-либо был создан, и он расскажет нам больше, чем когда-либо было известно, о том, как правильно их создавать», — говорит он.
Они надеются, что DEMO-4 станет прототипом STEP, который будет построен на месте заброшенной электростанции в Ноттингемшире и будет вырабатывать электроэнергию к 2040 году.
Задача таких ученых, как ученые из Tokamak Energy в Оксфордшире, заключается в создании огромных магнитных полей, необходимых для реакции термоядерного синтеза.
Острая конкуренция за слияние
Но конкуренция за право быть первым в области синтеза сейчас острая. Раньше лишь несколько международных коллабораций в Великобритании, Европе и США могли собрать деньги и навыки для экспериментов с термоядерным синтезом.
Теперь, когда стали доступны такие технологии, как высокотемпературные сверхпроводники, начинающие компании, такие как Tokamak Energy, пробуют это сделать.
Возникает вопрос, может ли ограниченное в деньгах правительство Великобритании позволить себе стать серьезным игроком в этой гонке.
Только что объявлено о выделении 410 миллионов фунтов стерлингов на исследования в области термоядерного синтеза, чтобы помочь поддержать такие программы, как STEP и связанные с ними научные и инженерные разработки в области термоядерного синтеза, сосредоточенные в Управлении по атомной энергии Великобритании в Оксфордшире.
Это скромная сумма по сравнению с 380 миллионами фунтов, которые предыдущее правительство выделило на термоядерный синтез. Частные инвестиции начинают постепенно превращаться в слияние, но это по-прежнему рискованная ставка.
Потребуются политическая приверженность и последовательное государственное финансирование в течение многих лет, чтобы гарантировать, что Великобритания пойдет в ногу с глобальной гонкой за синтез.
