ITER, најголемиот експеримент за фузија во светот, сега е поблиску до вклучување на интернет откако специјалните магнети потребни за изградба на јадрото на реакторот пристигнаа во јужна Франција. Ова го означува крајот на дводеценискиот процес на дизајнирање на реакторот, чие производство се прошири на три континенти.
Додека светот бара подобри начини за производство на енергија без јаглерод, реакциите на нуклеарна фузија нудат веродостојно решение што може да се исклучи и по потреба. Неодамнешниот напредок на теренот покажа дека е можно да се добие енергија од нуклеарна фузија, а повеќе од 30 земји соработуваат за изградба на Меѓународниот термонуклеарен експериментален реактор (ITER) во Франција.
Дизајнот на ITER исто така го користи пристапот токамак, во кој водородното гориво се вбризгува во вакуумска комора во форма на крофна и се загрева за да се создадат услови за плазма и да се реплицираат на Сонцето. При екстремно високи температури од 150 милиони степени почнува да се јавува реакцијата на фузија.
Сепак, плазмата мора да биде содржана во ѕидовите на реакторо. ITER користи ниобиум-калај и ниобиум-титаниум како материјал за неговите магнети. Намотките се напојуваат со електрична енергија и потоа се ладат на температури од четири степени над апсолутната нула (-269 степени Целзиусови) за да станат суперспроводливи.
ITER ќе распореди магнети на три различни начини за да го направи невидливиот магнетен кафез што ќе ја содржи плазмата. Надворешната форма на крофна се постигнува со 18 магнети во форма на D. Збир од шест магнети ќе го заокружи токамакот хоризонтално за да помогне во контролата на обликот на плазмата, додека централниот соленоид ќе користи енергетски импулси за да генерира струја во плазмата.
Плазма струјата на ITER ќе достигне максимум од 15 милиони ампери, што е рекорд за токамаците изградени ширум светот. Во однос на магнетното поле, вкупната магнетна енергија на дизајнот ќе биде 41 гигаџул или 250.000 пати посилна од онаа на Земјата.
Секој тороидален магнет е висок 17 метри, широк скоро 9 метри и тежи неверојатни 360 тони. Десет магнети биле направени во Европа од Fusion for Energy, европското крило на ITER, додека осум од овие намотки плус резервните биле произведени од Националниот институт за квантна наука и технологија (QST) во Јапонија.
Процесот на производство започна со ниобиум-калај намотана со бакарни нишки во структура слична на јаже и вметната во челична обвивка дизајнирана со централен канал каде хелиумот може да биде принуден да тече. Оваа структура се нарекува проводник.
Повеќе од 87.000 км од ниобиум-калај нишки биле потребни за да се направат спроводници за 19-те тороидални магнети, но тоа била можеби наједноставната задача во процесот на изработка. За да се направи магнет во форма на D речиси 750 метри од проводникот биле свиткани во двојна спирална траекторија и загреани на 650 степени Целзиусови. Потоа биле вметнати во радијална плоча во форма на D, направена од нерѓосувачки челик.
Проводникот е завиткан и изолиран со помош на стакло и каптон лента и ласерски заварен со покривни плочи за да се направи двојна структура на палачинка користејќи два проводнички слоја. Двојната палачинка потоа била изолирана. Седум такви двојни палачинки потоа биле искористени за да се направи пакет за намотување, јадрото на магнетот во форма на D и меѓусебно поврзани за електричен проток.
Пакетот за намотување потоа беше вметнат во куќиште од нерѓосувачки челик од 200 тони доволно силно за да ги издржи силите на движењето на плазмата и генерирањето енергија од фузија.
Кога ќе се склопи, реакторот за фузија ITER ќе генерира максимално 500 MW топлинска моќ. Кога ќе се приклучи на мрежата, ќе генерира 200 MW струја постојано, што е доволно за напојување 200.000 домови.
(Interesting Engineering)
(фото: Flickr)
