Neredeyse Sınırsız Enerjinin Anahtarını Tutabilecek Harika Malzeme | Bilim, İklim ve Teknoloji Haberleri

Köpüren bir sıvı nitrojen banyosunun üzerinde uçan harika malzemelerden oluşan siyah bir diski izliyorum.

Mıknatıs bilimcisi Greg Brittles, “Bu, süper iletken manyetik kaldırmadır” diyor. “Gerçek dünyada büyüye en çok yaklaşacağınız yer.”

Ve bu büyülü.

Nadir toprak baryum bakır oksit (REBCO) adı verilen seramik benzeri madde, bir bakır şeridin üzerinde havada yarım santimetre kadar asılı duruyor.

Parmağınızla ittiğinizde kıpırdamaz, ittiğinizde durmak istemeden döner.

REBCO süper iletken olarak bilinen şeydir. Sıfıra yakın elektrik direncine sahip malzemeler. Ancak çoğunun sihirli özelliklerini kazanabilmesi için aşırı soğuk sıcaklıklara soğutulması gerekiyor.

REBCO'yu özel kılan şey, sıvı nitrojenin sıcaklığı civarında, eksi 200 Celcius (eksi 328 Fahrenheit) sıcaklıkta (süper iletkenler dünyasında) yumuşak bir sıcaklıkta süper iletken hale gelmesidir. Onları çok daha kullanışlı hale getiriyoruz.

Greg Brittles gibi mıknatıs bilim adamlarının ilgisini çeken şey, yüksek sıcaklıklı süper iletkenlerin (HTS) yapımında oynadığı roldür. nükleer füzyon pratik bir gerçeklik.

Nükleer füzyon uzun zamandır bol miktarda doğal olarak oluşan elementlerden neredeyse sınırsız, sıfır karbonlu elektrik vaat ediyordu. Ancak 1950'lerden bu yana ulaşılamaz durumda kaldı.

Buradaki zorluk, Dünya'da Güneşimiz gibi yıldızlara güç veren sürecin aynısı olan nükleer füzyonun nasıl oluşturulacağı ve daha sonra kontrol altına alınacağıdır.

Mıknatısların devreye girdiği yer burasıdır.

“HTS mıknatısları daha önce mümkün olandan daha güçlü manyetik alanlara gitmemizi sağlıyor” diyor. “Ve bunu daha kompakt cihazlarda yapmamıza izin veriyorlar.”

Greg, Tokamak Enerji'de baş bilim insanıdır. Oxfordshiremerkezli şirket, Birleşik Krallık hükümeti tarafından, Elektrik Üretimi için Küresel Tokamak'ı (STEP) inşa etmeye yönelik konsorsiyum teklifinin bir parçası olarak kısa listeye alındı.

STEP, Birleşik Krallık'ın ulusal şebekeye elektrik sağlayan bir füzyon reaktörünün pratik bir gösterimini inşa eden dünyadaki ilk proje olma teklifidir.

Füzyon gerçekleştirmek, döteryum ve trityum gibi ağır atomlardan (hidrojenin izotoplarından) oluşan plazma adı verilen bir şeyin yaratılmasını gerektirir.

Ancak plazmadaki parçacıkların kaynaşmasını ve füzyonun açığa çıkardığı muazzam miktarda enerjiyi serbest bırakmasını sağlamak, onu inanılmaz derecede ısıtmak anlamına gelir; yani Güneş'ten yaklaşık bir milyon kat daha sıcak.

Üstelik plazma elektrik yüküne sahip olduğundan herhangi bir yüzeye temas ettiğinde anında soğuyarak çöküyor.

Jöleyi ağda tutmak gibi

Ancak tokamak adı verilen içi boş, halka şeklinde bir kabı çok güçlü mıknatıslarla kaplarsanız, plazmayı içerebilecek, sıkıştırabilecek ve füzyonu zorlamak için uzay yaşlı bir karıştırıcı gibi döndürebilecek hiçbir fiziksel duvarı olmayan manyetik bir “şişe” yaratabilirsiniz. olmak.

Şu ana kadarki sorun, bu işi yapabilecek kadar güçlü ve kompakt manyetik alanlar elde edebilmekti. Füzyon bilim insanları bunu, 100 milyon Celsius (212 milyon Fahrenheit) sıcaklıktaki bir jöleyi ağda tutmaya benzetiyor.

Şimdiye kadar tokamak makineleri, gereken mıknatısların boyutu ve onları uzayın derinlikleri kadar soğuk süper iletken sıcaklıklara kadar soğutacak soğutma sistemleri nedeniyle devasa, pahalı makineler olmak zorundaydı.

Ancak Greg gibi bilim insanları, HTS mıknatıslarıyla STEP'i daha küçük ve yapımı daha ucuz hale getirmeyi, dolayısıyla füzyona giden yolu tamir edip kurcalarken parçalanması ve ayarlanmasını daha kolay hale getirmeyi umuyor.

Bakır metal banda bağlanmış ince bir REBCO tabakası, yüzlerce kez etrafına sarılmış ve içinden 1000 amper geçen bu işi yapmalı.

Sky News'den daha fazlasını okuyun:
TikTok pazar gününden itibaren ABD'de yasaklandı
SpaceX roketi fırlatıldıktan sonra kayboldu
Apple yapay zeka haber özetlerini askıya alıyor

Greg bana test etmek üzere oldukları küresel manyetik şişenin prototipi DEMO-4'ü gösteriyor.

“Bu, hiç şüphesiz şimdiye kadar yapılmış en gelişmiş HTS mıknatısıdır ve bunların nasıl doğru şekilde inşa edileceği konusunda bize şimdiye kadar bilinenden daha fazlasını anlatacaktır” diyor.

DEMO-4'ün, Nottinghamshire'da kullanılmayan bir elektrik santralinin yerine inşa edilmesi ve 2040 yılına kadar elektrik üretmesi hedeflenmesi nedeniyle STEP için bir prototip olmasını umuyorlar.

Füzyon konusunda yoğun rekabet

Ancak füzyonda ilk olma rekabeti artık yoğun. Daha önce, Birleşik Krallık, Avrupa ve ABD'deki yalnızca birkaç uluslararası iş birliği, füzyon deneyleri için gereken parayı ve becerileri toplayabiliyordu.

Artık yüksek sıcaklıklı süper iletkenler gibi teknolojilerin kullanıma sunulmasıyla birlikte Tokamak Enerji gibi yeni kurulan şirketler de bunu denemeye başlıyor.

Bu da nakit sıkıntısı çeken Birleşik Krallık hükümetinin bu yarışta ciddi bir oyuncu olmayı göze alıp alamayacağı sorusunu akla getiriyor.

STEP gibi programları ve Oxfordshire'daki Birleşik Krallık Atom Enerjisi Kurumu merkezli ilgili füzyon bilimi ve mühendisliğini desteklemeye yardımcı olacak füzyon araştırmaları için 410 milyon £ tutarında bir fonun sağlandığı açıklandı.

Bu, önceki hükümetin füzyon için ayırdığı 380 milyon sterline kıyasla mütevazı bir artış. Özel yatırım birleşmeye doğru ilerlemeye başlıyor ancak bu hala riskli bir bahis.

Birleşik Krallık'ın küresel füzyon yarışına ayak uydurmasını sağlamak için birkaç yıl boyunca siyasi kararlılık ve tutarlı hükümet finansmanı gerekecek.