Zbliżenie na gigantyczną cewkę magnetyczną, która może unieść lotniskowiec z wody

Centralna cewka elektromagnetyczna w rdzeniu reaktora fuzyjnego ITER posiada pole magnetyczne na tyle silne, że jest w stanie unieść lotniskowiec nad wodę. Została nazwana „najsilniejszym magnesem na świecie”.

Centralny solenoid (CS) składa się z sześciu modułów i jest uważany za serce reaktora fuzyjnego ITER. CS składa się z przewodzących pętli drucianych nawiniętych w kształt cylindra, które generują niezwykle silne prądy elektryczne z plazmy.

Centralny elektromagnes ITER ma wysokość ok. 13-18 m, cokół ma średnicę 4,3 m i waży do 1000 ton. Pęczki przewodów wewnątrz będą działać niezależnie, wytwarzając ogromne siły elektromagnetyczne w różnych kierunkach. Aby wystrzelić wahadłowiec kosmiczny, rakieta nośna musiałaby wytrzymać siłę dwukrotnie większą od ciągu.

Reaktor fuzyjny ITER budowany jest w południowej Francji. Pierwszy moduł CS zostanie dostarczony tutaj jesienią 2020 roku. Ta najpotężniejsza na świecie cewka magnetyczna została zbudowana przez amerykańską korporację obronno-energetyczną General Atomics i została ukończona w 2021 roku.

Zapraszamy do obejrzenia filmu przedstawiającego proces budowy reaktora ITER, udostępnionego przez Sci Tech Daily.

CS odgrywa bardzo ważną rolę w układzie magnesów w reaktorze ITER. Reaktor fuzyjny ITER generuje energię poprzez łączenie się dwóch lekkich jąder wodoru, deuteru i trytu, w celu utworzenia cięższego jądra helu. ITER wytworzy 500 MW energii elektrycznej, czyli 10 razy więcej energii niż potrzeba do jego zasilania.

Reakcje termojądrowe zachodzą jedynie w temperaturach wynoszących około 120 milionów stopni Celsjusza, które są wielokrotnie wyższe od temperatury panującej w jądrze Słońca (około 15 milionów stopni Celsjusza). ITER wykorzystuje toroidalną komorę magnetyczną zwaną tokamakiem do generowania tak wysokich temperatur.

Aby zbudować toroidalny magnes Central Solenoid, potrzebne było 100 000 kilometrów nadprzewodzącego drutu niobowo-cynowego (Nb3Sn) o wadze ponad 400 ton, wyprodukowanego przez dostawców projektu ITER — Chiny, Europę, Japonię, Koreę Południową, Rosję i Stany Zjednoczone. Produkcję rozpoczęto w 2009 r., a zakończono w 2014 r., w tempie ok. 150 ton rocznie. Całkowita długość włókna Nb3Sn stworzonego na potrzeby ITER-a pozwoliłaby na owinięcie Ziemi na równiku dwa razy.

Po ukończeniu budowy ITER będzie składał się z 100 000 km nadprzewodzącego przewodu wykonanego ze stopu niobu i cyny w temperaturze -269 stopni Celsjusza, który wytworzy pole magnetyczne o sile 5 tesli, czyli 100 000 razy silniejsze od pola magnetycznego Ziemi (około 25 do 65 mikrotesli).

Wielkie liczby dotyczące ITER

150 MILIONÓW °C

W ITER temperatura osiągnie 150 milionów °C, czyli 10 razy więcej niż temperatura w jądrze naszego Słońca, gdzie wynosi 15 milionów °C, i 2500 razy więcej niż temperatura na powierzchni Słońca, gdzie wynosi 6000 °C.

23 000 TON

Konstrukcja ITER będzie ważyć 23 000 ton, czyli trzy razy więcej niż waży Wieża Eiffla. Ta skomplikowana maszyna będzie składać się z około miliona komponentów.

310 TON

Każda z 18 toroidalnych (w kształcie litery D) cewek polowych tokamaka ITER ma 17 metrów wysokości, 9 metrów szerokości i waży 310 ton, co mniej więcej odpowiada wadze w pełni załadowanego Boeinga 747-300.

104 KM

Aby umożliwić transport najcięższych elementów urządzenia ITER, konieczna była modyfikacja specjalnej trasy o długości 104 km, zwanej Trasą ITER.

Najcięższy element ITER będzie ważył niemal 900 ton, łącznie z pojazdem transportowym; najwyższy element będzie miał około czterech pięter wysokości, niektóre będą miały 33 metry długości, a niektóre 9 metrów szerokości.

• Inżynierowie stworzyli pierwszy na świecie „niemożliwy do cięcia” materiał