Forestil dig en verden uden menneskeskabte klimaændringer, energikræfter eller afhængighed af fremmed olie. Det lyder måske som en drømmeverden, men University of Tennessee, Knoxville, ingeniører har taget et kæmpe skridt mod at gøre dette scenarie til virkelighed.
Forskere og ansatte ved UT's Magnet Development Laboratory forbereder den centrale magnetventil til vakuumtrykimpregneringsprocessen
UT-forskere har med succes udviklet en nøgleteknologi i udviklingen af en eksperimentel reaktor, der kan demonstrere gennemførligheden af fusionsenergi til elnettet. Atomfusion lover at levere mere energi end den nukleare fission, der bruges i dag, men med langt færre risici.
Mekanik-, luftfarts- og biomedicinsk ingeniørprofessorer David Irick, Madhu Madhukar og Masood Parang er involveret i et projekt, der involverer De Forenede Stater, fem andre nationer og Den Europæiske Union, kendt som ITER. UT-forskere afsluttede et kritisk trin i denne uge med projektet med succes at teste deres teknologi i denne uge, der vil isolere og stabilisere den centrale solenoid - reaktorens rygrad.
ITER bygger en fusionsreaktor, der sigter mod at producere ti gange den mængde energi, den bruger. Anlægget er nu under opførelse i nærheden af Cadarache, Frankrig, og begynder driften i 2020.
”Målet med ITER er at hjælpe med at bringe fusionskraft til det kommercielle marked,” sagde Madhukar.”Fusionskraft er sikrere og mere effektiv end nuklear fissionskraft. Der er ingen fare for løbsk reaktioner som hvad der skete i nukleare fissionreaktioner i Japan og Tjernobyl, og der er lidt radioaktivt affald. ”
I modsætning til nutidens nukleare fissionsreaktorer, bruger fusion en lignende proces som den, der styrker solen.
Siden 2008 har UT-ingeniørprofessorer og omkring femten studerende arbejdet i UT's Magnet Development Laboratory (MDL) beliggende ud for Pellissippi Parkway for at udvikle teknologi, der tjener til at isolere og give strukturel integritet til den mere end 1.000 ton centrale solenoid.
En tokamak-reaktor bruger magnetfelter til at begrænse plasmaet - en varm, elektrisk ladet gas, der fungerer som reaktorbrændstof - i form af en torus. Den centrale solenoid, der består af seks kæmpespoler stablet ovenpå hinanden, spiller hovedrollen ved både at antænde og styre plasmastrømmen.
Nøglen til at låse op for teknologien var at finde det rigtige materiale - en kemisk blanding af glasfiber og epoxy, der er flydende ved høje temperaturer og bliver hård når den hærdes - og den rigtige proces med at indsætte dette materiale i alle de nødvendige rum inde i den centrale solenoid. Den specielle blanding giver den tunge struktur elektrisk isolering og styrke. Imprægneringsprocessen bevæger materialet i det rigtige tempo, idet temperaturen, trykket, vakuumet og materialets strømningshastighed indregnes.
Denne uge testede UT-teamet teknologien i sin mockup af den centrale magnetventilleder.
”Under epoxy-imprægneringen var vi i et løb mod tiden,” sagde Madhukar. ”Med epoxy har vi disse konkurrerende parametre. Jo højere temperatur, jo lavere er viskositeten. men på samme tid, jo højere temperatur, jo kortere er epoxys levetid. ”
Det tog to år at udvikle teknologien, mere end to dage at imprægne den centrale magnetventil og flere par vågne øjne for at sikre, at alt gik i overensstemmelse med planen.
Det gjorde.
I sommer overføres holdets teknologi til den amerikanske ITER-industripartner General Atomics i San Diego, som bygger den centrale solenoid og sender den til Frankrig.
ITER - designet til at demonstrere den videnskabelige og teknologiske gennemførlighed af fusionskraft - vil være verdens største tokamak. Som ITER-medlem får USA fuld adgang til alle ITER-udviklede teknologi og videnskabelige data, men bærer mindre end 10 procent af byggepriserne, der deles mellem partnerlande. US ITER er et Department of Energy Office of Science-projekt, der administreres af Oak Ridge National Laboratory.
Genudgivet med tilladelse fra University of Tennessee.