Η Tokamak Energy σημείωσε ένα κομβικό επίτευγμα στον τομέα της ελεγχόμενης πυρηνικής σύντηξης, επιτυγχάνοντας την πρώτη πλήρη επίδειξη ενός συστήματος μαγνητών υψηλής θερμοκρασίας (HTS) που έχει σχεδιαστεί με τέτοιον τρόπο ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έναν πραγματικό tokamak. Το συγκεκριμένο επίτευγμα, γνωστό ως Demo4, δεν αποτελεί απλώς άλλη μία πειραματική δοκιμή, αλλά συνιστά ένα σημαντικό ορόσημο που υποδηλώνει ότι οι συμπαγείς αντιδραστήρες νέας γενιάς μπορεί να είναι πιο κοντά από όσο είχαμε αρχικά υπολογίσει.
Για την επιτυχία αυτή, καίριο ρόλο διαδραμάτισε ένα εντυπωσιακό σύνολο HTS μαγνητών που αναπαρήγαγαν τις ιδανικές συνθήκες ενός μελλοντικού εργοστασίου σύντηξης. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, το Demo4 πέτυχε να φτάσει τα 11,8 tesla σε θερμοκρασία περίπου -243 βαθμών Κελσίου, διατηρώντας περισσότερους από επτά εκατομμύρια ampere-turns στο κεντρικό του πηνίο. Αν και μπορεί να ακούγεται ως στατιστικό στοιχείο, για τους ερευνητές, αποτελεί επιβεβαίωση ότι ένα πλήρες σύστημα HTS μπορεί επιτέλους να λειτουργήσει όπως απαιτεί η πραγματική διαδικασία σύντηξης.
Ο CEO της Tokamak Energy, Warrick Matthews, χαρακτήρισε το επίτευγμα αυτό θεμελιώδες, τονίζοντας ότι είναι το αποτέλεσμα πολύχρονων προσπαθειών και συνεχούς ανάπτυξης. Όσοι παρακολουθούν την εξέλιξη στον τομέα αυτό θα παρατηρήσουν τη σημαντική διαφορά του Demo4 σε σχέση με προηγούμενες προσπάθειες, οι οποίες επικεντρώθηκαν σε μεμονωμένα πειραματικά HTS μαγνητών. Σε αυτή την περίπτωση, έχουμε το πρώτο πλήρες σύνολο: 14 τοροειδείς πηνία και δύο πολωειδείς, δοκιμαστεί σε συνδυασμό, ώστε να αξιολογηθεί η συμπεριφορά τους κάτω από πραγματικές συνθήκες φόρτισης.
Η πυρηνική σύντηξη απαιτεί τον περιορισμό ενός πλάσματος με θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από εκείνες του πυρήνα του ήλιου. Η μόνη τεχνολογία που θεωρείται ώριμη για αυτή τη διαδικασία είναι η χρήση ισχυρών μαγνητικών πεδίων, που πρέπει να είναι ταυτόχρονα στιβαρά και ισχυρά. Τα υλικά HTS είναι ιδανικά γι’ αυτόν τον ρόλο, καθώς μπορούν να διαχειρίζονται πυκνότητες ρεύματος μέχρι και 200 φορές υψηλότερες από αυτές του χαλκού – ένα ξεκάθαρο πλεονέκτημα για μικρότερους και πιο αποδοτικούς αντιδραστήρες.
Ο Graham Dunbar, επικεφαλής μηχανικός της ομάδας, δήλωσε ότι η πραγματική σημασία του Demo4 δεν κρύβεται στην «καταγραφή ενός ρεκόρ» αλλά στην ποιότητα των δεδομένων που συλλέχθηκαν. Για πρώτη φορά, οι ερευνητές έχουν τη δυνατότητα να παρακολουθήσουν τη συμπεριφορά των HTS μαγνητών εντός του πλήρους πεδίου δυνάμεων ενός tokamak. Από τις μηχανικές καταπονήσεις έως τις θερμικές διακυμάνσεις, όλες οι παράμετροι που επηρεάζουν τη σταθερότητα των πηνίων μπορούν πλέον να μελετηθούν με τρόπο που μειώνει δραστικά τις αβεβαιότητες όσον αφορά τους επόμενους σχεδιασμούς των αντιδραστήρων.
Αλλά η εφαρμογή της τεχνολογίας δεν περιορίζεται μόνο στη σύντηξη. Οι υψηλές ικανότητες μεταφοράς ρεύματος των HTS ταινιών σε χαμηλές θερμοκρασίες ανοίγουν νέους δρόμους στον τομέα της ηλεκτροκίνησης και της ενεργειακής υποδομής. Η Tokamak Energy έχει επισημάνει πώς οι εφαρμογές αυτές περιλαμβάνουν ελαφριές, αλλά και υπεραποδοτικές ηλεκτρικές μηχανές για αεροπλάνα, ισχυρότερα και πιο συμπαγή ενεργειακά δίκτυα για data centers, καθώς και συστήματα μαγνητικής αιώρησης για νέα μέσα μεταφοράς. Αν αυτά τα HTS πηνία μπορέσουν να παραχθούν μαζικά και οικονομικά, η επίδραση τους θα μπορεί να αγγίξει πολλούς τομείς πέραν της σύντηξης.
Η σημασία του Demo4 είναι ιδιαίτερα επίκαιρη, καθώς στην Κίνα υβριδικά συστήματα που συνδυάζουν ηλιακή ενέργεια και πυρηνική θερμότητα έχουν ήδη φτάσει σε αξιοπιστία πάνω από 98%. Επιπλέον, στην Ευρώπη εντείνονται οι συζητήσεις για την αναβίωση του πυρηνικού σχεδιασμού. Τα αποτελέσματα του Demo4 δείχνουν ένα εναλλακτικό δρόμο: την προοπτική ενός καθαρού, συμπαγούς και αποδοτικού συστήματος σύντηξης, που δεν στηρίζεται σε παραδοσιακές ραδιενεργές τεχνολογίες.
Το ταξίδι όμως δεν σταματά εδώ. Η Tokamak Energy έχει ήδη ανακοινώσει τη συνέχιση των δοκιμών τους επόμενους μήνες με σκοπό την επίτευξη ακόμη υψηλότερων μαγνητικών πεδίων και την περαιτέρω βελτιστοποίηση της αρχιτεκτονικής των πηνίων. Κάθε νέα δοκιμή θα παρέχει πολύτιμα δεδομένα για το σχεδιασμό των επόμενων πρωτοτύπων που θα οδηγήσουν την τεχνολογία της σύντηξης ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα.
