Η Κινεζική Ακαδημία Επιστημών (CAS) κατέρριψε κάθε προηγούμενο ρεκόρ στον τομέα της Φυσικής, δημιουργώντας ένα υπεραγώγιμο μαγνητικό πεδίο που φτάνει τα 35,1 tesla, δηλαδή περίπου 700.000 φορές ισχυρότερο από το φυσικό μαγνητικό πεδίο της Γης. Το επίτευγμα αυτό, που ανακοινώθηκε στις 28 Σεπτεμβρίου από το Institute of Plasma Physics, θεωρείται σταθμός με πιθανές εφαρμογές όχι μόνο στην έρευνα πυρηνικής σύντηξης, αλλά και σε μια σειρά από εμπορικές τεχνολογίες.
Η νέα κατασκευή του CAS βασίζεται σε έναν πλήρως υπεραγώγιμο μαγνήτη, ο οποίος κατάφερε να διατηρήσει το πεδίο των 35,1 tesla για περίπου μισή ώρα. Το προηγούμενο ρεκόρ βρισκόταν στα 32,35 tesla και είχε επιτευχθεί από άλλη ομάδα του ίδιου οργανισμού, το Institute of Electrical Engineering. Η πρόοδος αυτή, σύμφωνα με το CAS, αποδεικνύει την αξιοπιστία της τεχνολογικής λύσης που υιοθετήθηκε, ανοίγοντας τον δρόμο για πλήθος πειραμάτων σε συνθήκες εξαιρετικά ισχυρών μαγνητικών πεδίων.
Οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες δεν είναι κάτι καινούριο. Χρησιμοποιούνται ήδη σε εφαρμογές όπως οι ιατρικοί τομογράφοι (MRI) ή οι επιταχυντές σωματιδίων. Αυτό που κάνει το κινεζικό επίτευγμα ξεχωριστό είναι το μέγεθος της ισχύος και η σταθερότητά της. Όσο μεγαλύτερο το μαγνητικό πεδίο, τόσο μεγαλύτερες οι δυνατότητες για τους φυσικούς να εξερευνήσουν φαινόμενα που μέχρι τώρα παρέμεναν απρόσιτα.
Στην περίπτωση της πυρηνικής σύντηξης, η ύπαρξη εξαιρετικά ισχυρών μαγνητών είναι κρίσιμη. Η σύντηξη επιτυγχάνεται με τη σύγκρουση ελαφρών ατόμων, όπως του υδρογόνου, ώστε να απελευθερωθούν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Το πρόβλημα είναι ότι η διαδικασία αυτή παράγει και ακραία θερμότητα, η οποία μπορεί να αποσταθεροποιήσει τα συστήματα συγκράτησης. Οι μαγνήτες αναλαμβάνουν να περιορίσουν την «καυτή» πλάσμα-ενέργεια, ώστε η αντίδραση να παραμείνει ασφαλής και ελεγχόμενη.
Η δημιουργία υπεραγωγικών συνθηκών απαιτεί πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτό αποτελεί μια τεράστια πρόκληση, ειδικά όταν οι μαγνήτες καλούνται να λειτουργήσουν μέσα σε περιβάλλοντα με εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, όπως σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης.
Η νέα σχεδίαση που παρουσίασε το CAS βασίζεται σε μια «υβριδική» προσέγγιση. Ο μαγνήτης συνδυάζει τεχνολογία υψηλής θερμοκρασίας για το εσωτερικό του πηνίο, το οποίο τοποθετείται ομοαξονικά μέσα σε χαμηλότερης θερμοκρασίας υπεραγώγιμους μαγνήτες. Όπως εξήγησε ο ερευνητής Liu Fang, αυτή η ισορροπία θερμού και ψυχρού στοιχείου είναι που δίνει στον μαγνήτη τη δυνατότητα να φτάσει σε τόσο εντυπωσιακές αποδόσεις χωρίς να καταρρεύσει.
Το Institute of Plasma Physics διαδραματίζει πρωταγωνιστικό ρόλο στη συμμετοχή της Κίνας στο International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), το παγκόσμιο εγχείρημα που φιλοδοξεί να δημιουργήσει τον μεγαλύτερο αντιδραστήρα σύντηξης στον κόσμο. Αν και δεν έχει ανακοινωθεί αν ο νέος μαγνήτης θα αξιοποιηθεί άμεσα στο ITER, η Κινεζική Ακαδημία έχει ήδη αναλάβει να προμηθεύσει σημαντικά εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένων υπεραγώγιμων τεχνολογιών.
Η επιτυχία του CAS αποτελεί, επομένως, όχι μόνο ένα επιστημονικό ρεκόρ αλλά και μια στρατηγική κίνηση που ενισχύει τη θέση της Κίνας στην παγκόσμια κούρσα για την ανάπτυξη βιώσιμης πυρηνικής σύντηξης.
Πέρα από τη σύντηξη, η δημιουργία τόσο ισχυρών και σταθερών μαγνητικών πεδίων μπορεί να έχει εφαρμογές σε πλήθος τομέων. Από την ιατρική διάγνωση μέχρι τη βιομηχανική έρευνα, η δυνατότητα να ελεγχθεί και να αξιοποιηθεί η υπεραγώγιμη τεχνολογία ανοίγει νέους ορίζοντες.
Ωστόσο, οι προκλήσεις παραμένουν. Η απαίτηση για ακραία ψύξη, το υψηλό κόστος κατασκευής και η ανάγκη για υλικά που μπορούν να αντέξουν τις πιέσεις καθιστούν δύσκολη τη γρήγορη εμπορική αξιοποίηση αυτών των επιτευγμάτων. Οι επιστήμονες όμως εμφανίζονται αισιόδοξοι ότι τα επόμενα χρόνια η τεχνολογία θα βρει περισσότερες πρακτικές εφαρμογές.
[via]
