Kurz o vytvoření fúzní elektrárny

ARCH je koncept vozu nákladní komory, který je schopen vyrábět čpavkové palivo pro lodní motory. Půjčka: Ethan Peterson

Jak S: Inženýrský kurz se stal inkubátorem inovací v oblasti fúze.

„Neexistuje jediný génius, který by dokázal vyřešit všechny problémy.“

Dennis White, ředitel Centra pro plazmovou vědeckou fúzi (PSFC), se zamýšlí nad svými základními vírami v principy Fusion Engineering, třída 22.63. Nedávno sledoval, jak jeho studenti vystupují v týmech, kteří předvádějí nejnovější představení o tom, jak pomocí technologie fúze vytvářet uhlíkové palivo pro lodní plavidla. Před více než deseti lety se White odklonil od standardních přednášek a přiměl třídu ke spolupráci při hledání řešení „skutečného světa“. V průběhu let hrál kurz a jeho přístup založený na spolupráci klíčovou roli při určování skutečné budoucnosti integrace PSFC.

Po celá desetiletí vědci studovali fúzi, reakci na sluneční energii, jako téměř nekonečný, potenciálně bezuhlíkový zdroj energie na Zemi. MIT studoval proces řady kompaktních strojů „Alcator“, které používají teplou atmosféru s vysokými magnetickými poli. plazma dost dlouho na to, aby byly uvnitř zdí vakuové nádoby, dostatečně daleko na to, aby se spojily. Ale pochopit, jak plazma ovlivňuje materiály tokamaku և dělá plazmu dostatečně hustou, aby udržela fúzní reakce, bylo nepolapitelné.

Inkubační slučovací stroje – konstrukční týmy

Při výuce kurzu podruhé byl White připraven zaútočit na své studenty s problémy spojenými s používáním energie ze sítě, které byly nezbytné k vytvoření významné ekonomické síly. Tyto problémy nemohly být prozkoumány pomocí PSFC Alcator C-Mod, který udržoval fúzi jen na krátké pulsy, ale mohl by je prozkoumat třída, jejímž úkolem bylo navrhnout fúzní zařízení, které by mohlo fungovat nepřetržitě.

Během této doby se White dozvěděl o vysokoteplotní supravodivé (HTS) pásce, nové dostupné třídě supravodivého materiálu, který podporoval vytváření vyšších magnetických polí, aby účinně omezoval plazmu. Měl potenciál překonat výkon předchozí generace supravodičů, jako je niob-cín, používaný v ITER, experimentu fúze hořící plazmy postaveném ve Francii. Může třída vyvinout stroj, který bude při používání tohoto revolučního produktu odpovídat na otázky týkající se udržitelného výkonu? A co víc, co kdyby byly součásti vozu snadno odstraněny, vyměněny nebo upraveny, aby byly pružnější pro různé experimenty?

Myšlenkou lekce byl tokamak zvaný „Vulkán“. Watt nazval úsilí svých studentů „otevřením očí“ – dostatečně jedinečné na to, aby vytvořil pět recenzovaných článků Fúzní inženýrství և DesignAčkoli design nádrže nebyl nikdy postaven přímo, hledání zastaralých magnetických cívek z nové pásky HTS poskytlo cestu k budoucnosti fúze.

O dva roky později začal White tímto způsobem učit své studenty. Zeptal se. „Co se stane se zařízením, když se pokusíme vyrobit fúzní výkon 500 megawattů, stejně jako ITER, ale použijeme tuto novou technologii HTS?“

Studentské týmy pracující na jednotlivých aspektech programu koordinovaly s dalšími skupinami vytvoření integrovaného designu a White se rozhodl více spolupracovat v prostředí učebny. Vyzval k přispění fúze PSFC. V tomto prostředí „kolektivního učení komunity“ studenti rozšířili lekce z předchozí lekce položením základů pro skládací spirály magnetů HTS.

Stejně jako dříve publikované studie inovovaly článek. Hlavním autorem v té době byl Brandon Sorbom, doktorand ’17. Představil komunitu fúze ARC a popsal ji v názvu článku jako „kompaktní zařízení pro jadernou vědu s jadernou syntézou s vysokým polem – demonstrační elektrárnu se skládacími magnety“. Vzhledem k tomu, že CPA byl příliš velkým projektem, než aby bylo možné budovu prohlížet přímo, Coutte – někteří z jeho povolebních lékařů – studenti nakonec začali přemýšlet o tom, jak by mohli studovat nejdůležitější prvky designu CPA na menším zařízení.

Jejich odpovědí bylo SPARC, založené na zkušenostech získaných při konstrukci Vulcan® ARC. Tento kompaktní zážitek z čisté energie z fúzního pole s vysokým polem se od 22.63 stal spoluprací s MIT և Commonwealth Fusion Systems (CFS), talentovaným startupem se sídlem v Cambridge v Massachusetts. Bob Mumgard են Dan Brunner, který pomohl formovat Vulcan, má na starosti CFS, stejně jako Brandon Sorbom. Docent MIT NSE Zach Hartwig, který se jako student účastnil projektu Vulcan, se také podílel na vývoji projektu SPARC.

Ekonomická otázka

Kurz se stal inkubátorem pro vědce, kteří se zajímali o nejnovější technologie, aby si znovu představili, jak rychle by mohla být elektrárna sloučena. Pomohlo to přesunout zaměření PSFC z Alcator C-Mod, který dokončil svou práci v roce 2016, na SPARC և ARC և technologické inovace. V tomto procesu si skupina PSFC, jejíž program spojování financoval především americké ministerstvo energetiky, uvědomila potřebu rozšířit financování výzkumu na soukromé financování.

Diskuse se soukromým sektorem vedly nejen k potřebě technické proveditelnosti, ale také k tomu, aby se fúze stala ekonomicky atraktivním produktem. To inspirovalo Howteho, aby uvalil ekonomické omezení na design třídy 22.63, a poznamenal, že „mění způsob, jakým přemýšlíte o útočném designu.“ Od té doby rozšířil své pedagogické pracovníky o Erica Ingersola, generálního ředitele společnosti LucidCatalyst, zakladatele TerraPraxis :. Společně představili nový programový trh, který by mohl využívat fúzi jako intenzivní bezuhlíkový zdroj energie – mezinárodní dodávku.

Virtuální charakter letošního kurzu poskytl jedinečnou příležitost řadě studentů, postdoktorandů a pedagogických pracovníků. Univerzita Princeton připojit se ke třídě jako dobrovolník s cílem případně vytvořit podobný strukturovaný kurz v Princetonu. Spojili se se studenty MIT: instruktory ve čtyřech týmech, aby společně vyvinuli metodu dovozu pro výrobu čpavkového paliva pro lodní motory. Zařízení se nazývá “ARCH”, H – vodík. Zavedením inovací v designu fúze, které se zaměřily především na zlepšování materiálu a odvod tepla, tým ukázal, že mohou dosáhnout ekonomických cílů.

Pro Rachel Bielaju, postgraduální studentku MIT, která je součástí týmu pro systémovou integraci a zaměřuje se na ekonomiku projektů, získala mnoho zkušeností ze svých dalších tříd a každodenního studia.

„Určitě to byl podnět k cíleným ekonomickým rozhodnutím,“ řekl. „Poučení pro mě je, že cesta k úspěšným fúzním reaktorům je multidisciplinární, v mnoha oblastech probíhá spousta výzkumů.“

Whiteova výuka byla pro něj stejně transformativní jako pro jeho studenty.

„Pokud dáte mladým lidem čas, nástroje a prostor k dosažení společných cílů, je těžké si představit silnější sílu,“ řekl. „Lekce և inovace poháněná kolektivním úsilím studentů změnila můj pohled na svět և Myslím, že vyhlídky na energii fúze.“

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.