Сверхпроводящие магниты, изготовленные из REBCO (редкоземельный барий-медный оксид), создают интенсивное магнитное поле, необходимое для удержания плазмы при термоядерных реакциях, в ходе которых происходит слияние водородных ядер с образованием гелия и выделением нейтронов.
Ранние экспериментальные исследования выявили мгновенное снижение способности магнитов проводить ток без сопротивления при облучении, что выражалось в падении критического тока примерно на 30%. Это явление, получившее название «Beam On Effect», вызывало серьезное беспокойство в условиях имитации работы термоядерного реактора.
Для выяснения истинной причины эффекта группу исследователей возглавил магистрант MIT Алексис Девитр, совместно с профессорами Майклом Шортом, Деннисом Уайтом и Закаври Хартвигом, а также шестью соавторами. Результаты их работы были опубликованы в журнале Superconductor Science and Technology и имеют особую значимость для проекта ARC fusion system, разрабатываемого компанией Commonwealth Fusion Systems.
Первые тесты проводились в уникальной лаборатории акселератора в подвале, где первоначальные измерения показали тревожный 30%-й спад критического тока. Однако новый подход измерения, при котором оценка критического тока проводилась одновременно с облучением, позволил реалистично смоделировать условия работы реактора.
Более 1000 собранных датчиковых точек и тщательная калибровка экспериментов позволили установить, что наблюдаемое снижение критического тока связано не с воздействием нейтронов, а с температурным повышением, вызванным протонным пучком, используемым в эксперименте. Статистический анализ показал, что поведение REBCO при нагреве совпадает с поведением при одновременном нагреве и облучении.
Профессор Майкл Шорт подчеркнул: «Мы никогда не можем сказать, что эффект отсутствует, но можем сказать, что эффекта важного эффекта нет». Эта оценка демонстрирует, что нейтронное облучение не оказывает критически негативного влияния на эксплуатационные характеристики сверхпроводящих магнитов.
Отсутствие существенного «Beam On Effect» позволяет смело исключить этот риск из числа приоритетных проблем при проектировании термоядерных реакторов, таких как ARC fusion system. Данное исследование также подтверждает надежность REBCO для использования в спутниковых двигателях и ускорителях частиц, что имеет важное значение для других направлений высокоэнергетических технологий.
Экспериментальная проверка проводилась в условиях, доступных лишь в нескольких специализированных облучающих установках по всему миру, что подчеркивает сложность и уникальность исследований. В настоящее время продолжаются работы по оценке долговременной деградации REBCO под воздействием облучения в течение многих лет, что является важным этапом для подтверждения надежности этих материалов в перспективных энергетических установках.
Изображение носит иллюстративный характер
Ранние экспериментальные исследования выявили мгновенное снижение способности магнитов проводить ток без сопротивления при облучении, что выражалось в падении критического тока примерно на 30%. Это явление, получившее название «Beam On Effect», вызывало серьезное беспокойство в условиях имитации работы термоядерного реактора.
Для выяснения истинной причины эффекта группу исследователей возглавил магистрант MIT Алексис Девитр, совместно с профессорами Майклом Шортом, Деннисом Уайтом и Закаври Хартвигом, а также шестью соавторами. Результаты их работы были опубликованы в журнале Superconductor Science and Technology и имеют особую значимость для проекта ARC fusion system, разрабатываемого компанией Commonwealth Fusion Systems.
Первые тесты проводились в уникальной лаборатории акселератора в подвале, где первоначальные измерения показали тревожный 30%-й спад критического тока. Однако новый подход измерения, при котором оценка критического тока проводилась одновременно с облучением, позволил реалистично смоделировать условия работы реактора.
Более 1000 собранных датчиковых точек и тщательная калибровка экспериментов позволили установить, что наблюдаемое снижение критического тока связано не с воздействием нейтронов, а с температурным повышением, вызванным протонным пучком, используемым в эксперименте. Статистический анализ показал, что поведение REBCO при нагреве совпадает с поведением при одновременном нагреве и облучении.
Профессор Майкл Шорт подчеркнул: «Мы никогда не можем сказать, что эффект отсутствует, но можем сказать, что эффекта важного эффекта нет». Эта оценка демонстрирует, что нейтронное облучение не оказывает критически негативного влияния на эксплуатационные характеристики сверхпроводящих магнитов.
Отсутствие существенного «Beam On Effect» позволяет смело исключить этот риск из числа приоритетных проблем при проектировании термоядерных реакторов, таких как ARC fusion system. Данное исследование также подтверждает надежность REBCO для использования в спутниковых двигателях и ускорителях частиц, что имеет важное значение для других направлений высокоэнергетических технологий.
Экспериментальная проверка проводилась в условиях, доступных лишь в нескольких специализированных облучающих установках по всему миру, что подчеркивает сложность и уникальность исследований. В настоящее время продолжаются работы по оценке долговременной деградации REBCO под воздействием облучения в течение многих лет, что является важным этапом для подтверждения надежности этих материалов в перспективных энергетических установках.
