Нейтроны могут оказывать сложное влияние на функционирование сверхпроводящих магнитов в термоядерных установках. Высокотемпературные сверхпроводящие магниты, изготовленные из редкоземельного оксида меди бария (REBCO), создают мощное магнитное поле, которое удерживает горячую плазму, необходимую для термоядерных реакций. В ходе этих реакций происходит слияние атомов водорода с образованием атома гелия, при этом высвобождаются нейтроны.
Ранее проведённые испытания показали, что нейтронное облучение внутри термоядерных электростанций может кратковременно разрушать способность сверхпроводников проводить ток без сопротивления, что снижает эффективность термоядерного синтеза. Тем не менее, новые эксперименты продемонстрировали, что данный эффект, известный как «эффект луча», не будет проблемой в условиях работы реактора. Эти выводы открывают новые горизонты для таких проектов, как термоядерная система ARC, разрабатываемая Массачусетским технологическим институтом и его дочерней компанией Commonwealth Fusion Systems.
Результаты работы были опубликованы в журнале Superconductor Science and Technology. Исследователи, включая аспиранта Алексиса Девитре и профессоров Майкла Шорта, Денниса Уайта и Закари Хартвига, пришли к выводу о том, что критический ток не падает в результате облучения, а зависит от изменений температуры, что не будет актуально в реальных условиях термоядерной установки. Таким образом, возможность возникновения значительных проблем была исключена, что позволяет сосредоточиться на других аспектах проектирования термоядерных реакторов.
Это открытие также облегчает задачи, стоящие перед другими компаниями, работающими в этой области, позволяя им игнорировать ранее предполагаемые риски. В то же время остаётся открытым вопрос о долгосрочной деградации REBCO, над изучением которой ученые продолжают работать. Теперь же созданные магниты могут использоваться в различных приложениях, включая спутниковые двигатели и ускорители частиц, что делает их перспективными для дальнейшего развития науки и техники.
Во время облучения температурный датчик, прижатый к поверхности образца ffj20, показывает только ΔT=4K. Это 1/3 повышения температуры, которое объясняет наблюдаемое подавление Ic=I (V=0,2μV) и указывает на то, что датчик температуры может не полностью улавливать присутствующий нагрев ионного пучка. На левом подрисунке показана температура, сообщаемая датчиком температуры во время соответствующего измерения вольт-амперного напряжения с правого подрисунка. Источник: Superconductor Science and Technology (2024). DOI: 10.1088/1361-6668/ad95c2
Дополнительная информация: A. R. Devitre et al, Beam heating explains critical current suppression measured during ion irradiation of REBCO tapes, Superconductor Science and Technology (2024). DOI: 10.1088/1361-6668/ad95c2
Источники: Will neutrons compromise the operation of superconducting magnets in a fusion plant?