27 de junho,Os dois ímãs supercondutores do reator de fusão nuclear autodesenvolvidos pela China concluíram a aceitação técnica e o teste completo dos parâmetros das condições operacionais. Eles são o maior ímã supercondutor de campo toroidal do reator de fusão do mundo e a bobina solenóide central supercondutora de alta temperatura do dispositivo de fusão compacto.Este movimento marca que os componentes-chave mais difíceis da cadeia de engenharia do "sol artificial" foram concluídos com sucesso, e os ímãs que foram testados desta vez estão 100% localizados, desde matérias-primas e materiais estruturais até equipamentos e processos.
Entre eles, a bobina solenóide central supercondutora de alta temperatura é o componente principal do Dispositivo Compacto de Experimentação de Energia de Fusão (BEST). Sua principal função é induzir e conduzir a corrente do plasma e ajustar dinamicamente a forma do confinamento do plasma. A corrente operacional nominal da bobina é de 46,5 kA, e o campo magnético operacional máximo dos 6 grupos de bobinas chega a 19 Tesla.
De acordo com uma equipe do Instituto de Física do Plasma da Academia Chinesa de Ciências, quanto maior o campo magnético, mais plasma de alta temperatura pode ser confinado em um espaço limitado. Sem esta bobina, o reator de fusão “não pode acender”.
O dispositivo BEST está previsto para ser concluído até o final de 2027 e demonstrará o primeiro quilowatt-hora de eletricidade usando fusão nuclear por volta de 2030.
Os cientistas já verificaram o princípio da fusão nuclear controlável, mas o verdadeiro problema reside ao nível da engenharia. Para criar um sol artificial, o combustível precisa ser aquecido a centenas de milhões de graus Celsius. Nenhum material resiste a temperaturas tão altas por muito tempo. Durante décadas, os cientistas confiaram principalmente em fortes restrições magnéticas para “sustentar” o plasma de modo que a bola de fogo não atingisse a parede ou se extinguisse.
A tira supercondutora de alta temperatura testada desta vez tem uma camada supercondutora funcional real com apenas um mícron de espessura. Ele deve ser processado e dobrado, inserido em um tubo de aço e depois extrudado. Parece apenas mudar a forma, mas na verdade sofre alongamento, compressão e torção ao mesmo tempo. A perda de controle em qualquer processo fará com que o material falhe.
O líder da equipe, Qin Jinggang, disse que quando recebeu a tarefa há seis anos, ele tinha apenas dois requisitos: melhorar o desempenho e reduzir o preço. Naquela época, ainda não se sabia como seria determinado o projeto e de onde viriam os materiais.Após seis anos de pesquisa, não só o desempenho foi melhorado e estabilizado, mas todos os equipamentos de origem também foram produzidos internamente.
O mesmo material supercondutor já custou 400 yuans por metro, mas agora caiu para 100 yuans.Mais importante ainda, o peso, o tamanho e o armazenamento de energia desta bobina excedem em muito as especificações anteriores. Uma única bobina aumentou de 350 toneladas para 580 toneladas, o que significa que a escala de energia dos dispositivos futuros também será maior.
Qin Jinggang admitiu que passar no teste desta vez conta apenas como 80%, e os 20% restantes ainda precisam ser instalados no dispositivo, e sua estabilidade de serviço e vida útil são avaliadas em ambientes agressivos. Somente passando no teste o caminho para a supercondução de alta temperatura poderá ser realmente concluído.
Nos últimos anos, o “sol artificial” da China tem acelerado o cronograma de atualização. Em janeiro do ano passado, o dispositivo experimental tokamak totalmente supercondutor Eastern Super Ring (EAST) alcançou operação em estado estacionário de plasma de 100 milhões de graus Celsius por 1.066 segundos, estabelecendo mais uma vez um novo recorde mundial.
De acordo com o caminho principal, a fusão nuclear controlável utiliza deutério extraído da água do mar como combustível. A energia de fusão de um litro de água do mar equivale a 300 litros de gasolina. Quase não produz resíduos nucleares altamente radioativos e nenhuma emissão de carbono. Existem cerca de 45 triliões de toneladas de deutério nos oceanos da Terra, que podem durar milhares de milhões de anos ao ritmo actual de consumo de energia humana, o que equivale a uma energia inesgotável.