L’aimant du MIT permet un cours vers une puissance de fusion commerciale
Le criblage efficace d’un aimant supraconducteur à haute température a été signalé par la startup Commonwealth Fusion Equipment (CFS) et le Plasma Science and Blend Center du MIT. Les chercheurs du MIT et du CFS ont déclaré que l’intensité du champ de 20 teslas est le champ électromagnétique le plus intense jamais créé dans le monde, ouvrant ainsi la voie à la construction de la centrale à fusion initiale.
L’agencement des aimants est l’un des défis les plus considérables pour créer les conditions nécessaires à la fusion. Les scientifiques ont rapporté qu’il est désormais possible de développer et de restreindre le plasma qui génère plus d’énergie qu’il n’en consomme en utilisant la technologie moderne des aimants développée par l’équipe MIT-CFS.
« Ce partenariat spécial et cette coopération entre le MIT et le CFS nous ont permis d’être actifs et rapides dans la fabrication, la construction et le test de cet aimant », a déclaré Dennis Whyte, superviseur du Plasma Science and Blend Facility du MIT, lors d’un point de presse. « Nous pourrions tirer parti de la robustesse de chaque entreprise et en tirer parti et créer un groupe pour fournir cette innovation dans les délais rapides requis par le dilemme environnemental. »
Les difficultés du mélange sont sans aucun doute grandes. Si elle est démontrée, l’innovation du MIT peut finir par être une ressource d’énergie sans carbone et sans fin. La démo constitue également une étape importante vers la résolution de l’une des préoccupations les plus urgentes concernant une initiative du MIT appelée SPARC, une expérience d’énergie de mélange à haut champ. SPARC est destiné à atteindre un gain de fusion ou facteur Q, d’au moins 2, ce qui implique que deux fois plus de puissance de mélange est produite que la quantité utilisée pour maintenir une réaction. Un gadget de démonstration devrait être terminé en 2025.
«L’objectif ici est essentiellement une centrale nucléaire de la taille d’un petit club de santé de lycée qui génère autant d’électricité qu’une centrale à charbon sans absolument aucun carbone. Et le gaz est de l’hydrogène, qui provient de l’eau, dont nous avons un approvisionnement illimité », a déclaré Maria Zuper, vice-présidente de l’étude MIT Research.
Champs magnétiques
La combinaison est la procédure qui alimente la lumière du soleil. Dans une réaction de fusion, deux centres légers fusionnent pour créer un noyau solitaire plus lourd, libérant de la puissance étant donné que la masse totale du centre solitaire résultant est inférieure à la masse des deux centres initiaux. La masse restante devient énergie.
Un champ électromagnétique préserve la collection de protons et d’électrons ou plasma, produisant une cape cachée. Les champs électromagnétiques exercent un contrôle important sur les bits chargés électriquement. Une structure en forme de beignet appelée tokamak est l’une des dispositions les plus importantes pour le contrôle. Plus de 150 tokamaks ont été développés et exploités, chacun montrant des fonctionnalités en se rapprochant du facteur de mélange. Alors que de nombreux appareils utilisent des électro-aimants en cuivre pour créer des champs électromagnétiques, la conception française d’ITER utilise des supraconducteurs à basse température.
Un développement critique de l’initiative de fusion MIT-CFS, selon les chercheurs, consiste à utiliser des supraconducteurs à haute température qui permettent un champ électromagnétique beaucoup plus puissant et se traduisent par des tokamaks plus petits. Cela a été atteint en utilisant un nouveau matériau supraconducteur, un oxyde de cuivre et de baryum de terre rare (ReBCO) fonctionnant à 20 kelvins. Une variante en forme de ruban de ReBCO n’est devenue commercialement facilement accessible que quelques années auparavant. L’application de tout nouveaux aimants supraconducteurs à haute température a permis de tirer parti de décennies de résultats spéculatifs obtenus grâce aux expériences de tokamak.
Style d’aimant
L’avancement des aimants a nécessité trois ans de style ainsi que le développement de la chaîne d’approvisionnement et des processus de fabrication. Le scientifique a déclaré que de nombreux modèles ont été générés, en utilisant un modèle physique et des styles de CAO.
L’aimant flambant neuf a été progressivement chargé en plusieurs étapes jusqu’à ce qu’il obtienne un champ électromagnétique de 20 tesla. Cela signifie “la meilleure ténacité jamais atteinte par un aimant de fusion supraconducteur à haute température”, ont déclaré les scientifiques de la combinaison. L’aimant contient 16 plaques empilées les unes sur les autres. Pour développer un champ magnétique solide, les chercheurs ont affirmé que le matériau devait être placé dans une structure en acier robuste.
La portée et l’efficacité du nouvel aimant ressemblent à un aimant non supraconducteur utilisé dans l’expérience Alcator C-Mod du MIT achevé en 2016. Aimant performant en cuivre [manger] environ 200 millions de watts de puissance pour créer le champ magnétique contraignant.
L’aimant flambant neuf utilisé d’une puissance de 30 watts, a déclaré Whyte, indiquant que la quantité d’énergie nécessaire pour confiner le champ électromagnétique a été réduite d’un facteur d’environ 10 millions. Le passage à un gadget supraconducteur à champ élevé pourrait provoquer “la puissance Internet provenant du mélange [parce que] nous n’avons pas besoin d’utiliser autant de puissance pour fournir le champ magnétique contraignant”, a-t-il déclaré.
Le test du centre de mélange du MIT a également révélé qu’un aimant construit à l’échelle pouvait conserver une surface de plus de 20 teslas, le degré d’efficacité requis pour le gadget tokamak SPARC qui sera certainement utilisé pour montrer l’énergie nette de la fusion.
Cet examen consiste à atteindre des températures suffisantes pour qu’un aimant supraconducteur produise un champ tout en limitant la consommation d’énergie. La taille de la force de la zone, qui a pris plusieurs jours pour augmenter, était considérée comme suffisante pour maintenir ce que les développeurs considéraient comme un état stable dans lequel l’équilibre était atteint entre la consommation d’énergie et la température.
L’étape suivante consiste à construire SPARC, en utilisant le test magnétique réussi comme base. Des difficultés techniques et économiques importantes subsistent ; cependant, les chercheurs pensent que la route vers l’énergie de fusion pourrait enfin s’effondrer.
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