Η Tokamak Energy πέτυχε κάτι που ο κλάδος της ελεγχόμενης πυρηνικής σύντηξης περίμενε για περισσότερο από μια δεκαετία: την πρώτη πλήρη επίδειξη ενός συστήματος μαγνητών υψηλής θερμοκρασίας (HTS) διαμορφωμένου ακριβώς όπως σε έναν πραγματικό tokamak. Το επίτευγμα αυτό, με τον κωδικό Demo4, δεν είναι απλώς μια ακόμη εργαστηριακή δοκιμή, αλλά ένα τεστ-ορόσημο που δείχνει ότι οι συμπαγείς αντιδραστήρες νέας γενιάς ίσως βρίσκονται πιο κοντά από όσο πιστεύαμε.
Στο επίκεντρο της επιτυχίας βρίσκεται ένα εντυπωσιακό σετ μαγνητών HTS που κατάφερε να αναπαράγει τις συνθήκες ενός μελλοντικού εργοστασίου σύντηξης. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, το Demo4 έφτασε τα 11,8 tesla σε θερμοκρασία περίπου –243 βαθμών Κελσίου, διατηρώντας περισσότερα από επτά εκατομμύρια ampere-turns στο κεντρικό του πηνίο. Ακούγεται σαν στατιστικό για πίνακα ανακοινώσεων, αλλά για τους ερευνητές αποτελεί επιβεβαίωση ότι ένα πλήρες σύστημα HTS μπορεί επιτέλους να λειτουργήσει με τον τρόπο που απαιτούν οι πραγματικές συνθήκες σύντηξης.
Ο CEO της Tokamak Energy, Warrick Matthews, χαρακτήρισε το επίτευγμα θεμελιώδες, επισημαίνοντας ότι είναι αποτέλεσμα δέκα και πλέον ετών συνεχούς ανάπτυξης. Για όσους παρακολουθούν τον χώρο, το Demo4 διαφέρει σημαντικά από προηγούμενες προσπάθειες, οι οποίες εστίαζαν σε μεμονωμένους, ανεξάρτητα δοκιμασμένους υπεραγώγιμους μαγνήτες. Εδώ, όμως, έχουμε το πρώτο πλήρες σύνολο: 14 τοροειδείς πηνία και δύο πολωειδείς, δοκιμασμένά σε συνδυασμό ώστε να ελεγχθεί η συμπεριφορά τους σε πραγματικά λειτουργικά φορτία.
Η πυρηνική σύντηξη απαιτεί τον περιορισμό ενός πλάσματος που φτάνει θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από τον πυρήνα του ήλιου. Η μόνη τεχνολογικά ώριμη μέθοδος για να συγκρατηθεί αυτό το χαοτικό καυτό νέφος είναι η χρήση ισχυρών μαγνητικών πεδίων, τα οποία πρέπει να είναι ταυτόχρονα εξαιρετικά σταθερά και απίστευτα ισχυρά. Τα HTS υλικά προσφέρονται για αυτόν τον ρόλο, καθώς μπορούν να διαχειριστούν πυκνότητες ρεύματος μέχρι και διακόσιες φορές μεγαλύτερες από αυτές του χαλκού – ένα ξεκάθαρο πλεονέκτημα για μικρότερους, πιο αποδοτικούς αντιδραστήρες.
Ο Graham Dunbar, επικεφαλής μηχανικός της ομάδας, εξήγησε ότι η πραγματική σημασία του Demo4 δεν βρίσκεται στην «κατάρριψη ενός ρεκόρ» αλλά στην ποιότητα των δεδομένων που εξασφαλίστηκαν. Για πρώτη φορά, οι ερευνητές μπορούν να δουν πώς συμπεριφέρονται τα υλικά και οι δομές των HTS μαγνητών όταν λειτουργούν μέσα στο πλήρες πεδίο δυνάμεων ενός tokamak. Από τη μηχανική καταπόνηση μέχρι τις θερμικές διακυμάνσεις, όλες οι παράμετροι που επηρεάζουν τη σταθερότητα των coils μπορούν πλέον να μελετηθούν με τρόπο που μειώνει δραστικά τις αβεβαιότητες για τις επόμενες εκδόσεις των αντιδραστήρων.
Οι πιθανές εφαρμογές, όμως, δεν περιορίζονται στη σύντηξη. Το υψηλό ρεύμα που μπορούν να μεταφέρουν οι HTS ταινίες σε χαμηλές θερμοκρασίες ανοίγει εντελώς νέους δρόμους για την ηλεκτροκίνηση και την ενεργειακή υποδομή. Η Tokamak Energy αναφέρει εφαρμογές όπως ελαφριές υπεραποδοτικές ηλεκτρικές μηχανές για αεροπλάνα, ισχυρότερα και πιο συμπαγή δίκτυα ενέργειας για data centers, ακόμη και συστήματα μαγνητικής αιώρησης για μέσα μεταφοράς επόμενης γενιάς. Αν τα HTS coils μπορούν να παραχθούν μαζικά και οικονομικά, ο αντίκτυπος θα ξεπεράσει κατά πολύ τον τομέα της σύντηξης.
Το πλαίσιο γύρω από τα ενεργειακά τεχνολογικά επιτεύγματα κάνει το Demo4 ακόμη πιο επίκαιρο. Ενώ στην Κίνα υβριδικά συστήματα που συνδυάζουν ηλιακή ενέργεια και πυρηνική θερμότητα έχουν αγγίξει ποσοστά αξιοπιστίας πάνω από 98%, και ενώ στην Ευρώπη εντείνονται οι συζητήσεις για επιστροφή στον πυρηνικό σχεδιασμό, τα αποτελέσματα του Demo4 δείχνουν ένα διαφορετικό μονοπάτι: την προοπτική ενός καθαρού, συμπαγούς και αποδοτικού συστήματος σύντηξης που δεν στηρίζεται στην παραδοσιακή ραδιενεργό τεχνολογία.
Το ταξίδι, βέβαια, δεν τελειώνει εδώ. Η Tokamak Energy έχει ήδη ανακοινώσει ότι οι δοκιμές θα συνεχιστούν τους επόμενους μήνες με στόχο ακόμη υψηλότερα μαγνητικά πεδία και περαιτέρω εξορθολογισμό της αρχιτεκτονικής των coils. Κάθε νέο τεστ θα προσφέρει κρίσιμα δεδομένα για τον σχεδιασμό των πρωτοτύπων που θα ακολουθήσουν.
