Zázračný materiál, který by mohl být klíčem k téměř neomezené energii | Zprávy z vědy, klimatu a techniky

Sleduji černý kotouč zázračného materiálu vznášející se nad bublající lázní kapalného dusíku.

„Toto je supravodivá magnetická levitace,“ říká vědec Greg Brittles. „Nejblíže k magii se dostanete ve skutečném světě.“

A je to kouzelné.

Látka podobná keramice, nazývaná oxid barnatý měďnatý vzácných zemin (REBCO), je zavěšena – asi půl centimetru – ve vzduchu nad pásem mědi.

Píchněte do něj prstem a nehne se, zatlačte na něj a bude se točit, aniž by chtěl zastavit.

REBCO je to, co je známé jako supravodič. Materiály, které mají téměř nulový elektrický odpor. Ale většina musí být ochlazena na šíleně nízké teploty, aby získala své magické vlastnosti.

Na REBCO je zvláštní to, že se stává supravodivým při vlahé (ve světě supravodičů) mínus 200 Celcius (mínus 328 Fahrenheit), kolem teploty kapalného dusíku. Díky tomu jsou mnohem užitečnější.

Přitažlivost pro vědce zabývající se magnety, jako je Greg Brittles, je role vysokoteplotních supravodičů (HTS) při výrobě jaderná fúze praktickou realitou.

Jaderná fúze dlouho slibovala téměř neomezenou elektřinu s nulovým obsahem uhlíku z hojných, přirozeně se vyskytujících prvků. Od 50. let však zůstal mimo dosah.

Výzvou je, jak vytvořit a poté využít jadernou fúzi – stejný proces, který pohání hvězdy, jako je naše Slunce – zde na Zemi.

To je místo, kde přicházejí magnety.

„HTS magnety nám umožňují přejít k silnějším magnetickým polím, než kdy předtím bylo možné,“ říká. „A umožňují nám to v kompaktnějších zařízeních.“

Greg je vedoucí vědecký pracovník společnosti Tokamak Energy, an Oxfordshire– společnost se sídlem, která byla právě zařazena do užšího výběru britskou vládou jako součást konsorcia ucházejícího se o vybudování sférického tokamaku pro výrobu elektřiny (STEP).

STEP je snaha Spojeného království jako první na světě postavit praktickou ukázku fúzního reaktoru dodávajícího elektřinu do národní sítě.

Fúze vyžaduje vytvoření něčeho, čemu se říká plazma těžkých atomů, jako je deuterium a tritium – izotopy vodíku.

Ale přimět částice v plazmě, aby se spojily a uvolnily obrovské množství energie, které se uvolňuje fúzí, znamená, že je neuvěřitelně horké – asi milionkrát teplejší než Slunce.

Plazma má navíc elektrický náboj, takže pokud se dotkne jakéhokoli povrchu, okamžitě se ochladí a zkolabuje.

Jako když držíte želé v síti

Ale pokud vyložíte dutou nádobu ve tvaru koblihy zvanou tokamak velmi silnými magnety, můžete vytvořit magnetickou „lahev“ bez fyzických stěn, která může obsahovat, stlačovat a roztáčet plazmu jako mísič kosmického věku, aby přinutil fúzi k stát.

Problémem zatím bylo získat magnetická pole, která jsou dostatečně silná a kompaktní, aby to zvládla. Vědci zabývající se fúzí to přirovnávají k držení želé v síti – želé o teplotě 100 milionů Celsia (212 milionů Fahrenheitů).

Až dosud tokamaky musely být obrovské a drahé stroje kvůli velikosti požadovaných magnetů – a chladicích systémů, které je ochlazovaly na supravodivé teploty chladné jako hlubiny vesmíru.

Ale s HTS magnety vědci jako Greg doufají, že udělají STEP menší a levnější na stavbu, a proto se snáze roztrhnou a upraví, když budou vrtat a vrtět se cestou k fúzi.

Tenká vrstva REBCO, spojená s měděnou kovovou páskou, stokrát navinutá s proudem 1 000 ampérů, která přes ni prochází, by měla fungovat.

Přečtěte si více ze Sky News:
TikTok je v USA od neděle zakázán
Raketa SpaceX se po startu ztratila
Apple pozastavuje souhrny zpráv o AI

Greg mi ukazuje DEMO-4 prototyp sférické magnetické láhve, kterou se chystají otestovat.

„Toto je bezpochyby nejpokročilejší HTS magnet, který byl kdy postaven, a řekne nám více, než kdy bylo známo o tom, jak je správně postavit,“ říká.

Doufají, že DEMO-4 bude prototypem pro STEP – který má být postaven na místě nepoužívané elektrárny v Nottinghamshire a jeho cílem je vyrábět elektřinu do roku 2040.

Intenzivní konkurence ohledně fúze

Ale konkurence o to, kdo bude první ve fúzi, je nyní intenzivní. Dříve jen několik mezinárodních spoluprací ve Spojeném království, Evropě a USA dokázalo shromáždit peníze a dovednosti na experimentování s fúzí.

Nyní, když jsou k dispozici technologie, jako jsou vysokoteplotní supravodiče, začínající společnosti jako Tokamak Energy to zkoušejí.

Což vyvolává otázku, zda si britská vláda s omezenými penězi může dovolit být vážným hráčem v tomto závodě.

Právě bylo oznámeno 410 milionů liber na výzkum fúze na podporu programů, jako je STEP a související fúzní věda a inženýrství soustředěné na britském úřadu pro atomovou energii v Oxfordshire.

Je to mírné navýšení 380 milionů liber, které předchozí vláda vyčlenila na fúzi. Soukromé investice se začínají přesouvat do fúze, ale stále je to riskantní sázka.

Aby Spojené království udrželo krok v globálním závodě o fúzi, bude to vyžadovat politický závazek a důsledné vládní financování na pěkných pár let.