Niyobyum-kalay süperiletkenleri, füzyon manyetiklerinde rekor 20 tesla seviyesine ulaşarak yeni bir döneme giriyor

Füzyonun ticari enerji üretimi yönündeki ilerlemesi, reaksiyonu kontrol eden mıknatıslar için gereken özel malzemelerin yeterli miktarda üretilmesi konusunda sektöre yeni bir zorluk yaratıyor.

Bruker Energy & Supercon Technologies (BEST) ve Luvata Materials & Solutions, büyük füzyon projeleri için yüksek performanslı süperiletkenlerin üretimini genişletmek amacıyla stratejik bir ortaklık duyurmuştur.

Şirketler, Rod-Restack Process (RRP) ile üretilen niobyum-tin teline odaklanacak. Bu malzeme, manyetik sınırlama sistemlerinde kullanılan mıknatısların içinde son derece yüksek akımları taşır.

Talep, füzyon geliştiricilerinin daha büyük gösteri tesislerine doğru ilerlemesiyle birlikte önemli ölçüde artabilir. ABD ve diğer ülkelerdeki projeler, önceki araştırma makinelerine kıyasla çok daha fazla süperiletken malzeme gerektirecektir.

Daha Büyük Mıknatıslar

Süperiletken mıknatıslar, plazma enerjisinin geleneksel iletkenlerle ilişkili kayıplara neden olmadan sınırlandırılmasına yardımcı olur. RRP niobyum-tin süperiletkenleri, yaklaşık 12 ila 20 tesla arasındaki manyetik alanları destekleyebilir. Bu, onları yüksek alanlı tokamaklar ve stellaratorlar için uygun hale getirir.

Bu teknoloji, zaten büyük bilimsel tesislerde bir geçmişe sahiptir. RRP süperiletkenler, CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ve yüksek alanlı nükleer manyetik rezonans mıknatıslarında kullanılmıştır.

Füzyon programları da bu malzemeye güvenmiştir. BEST ve Luvata daha önce uzmanlık ve malzeme sağladı ITER ve Almanya’nın Wendelstein 7-X stellarator projesine. Planlanan füzyon sistemlerinin artan ölçeği, üretim kapasitesini daha da önemli hale getirmektedir.

“Füzyon enerjisinin geleceği, yalnızca bilimsel atılımlara değil, aynı zamanda sağlam bir endüstriyel ekosistemin de bulunmasına bağlı olacaktır,” BEST’in başkanı ve CEO’su Burkhard Prause açıklamada belirtti. Ayrıca bu ortaklığın üretimi artırırken füzyon müşterileri için süperiletken tedarik zincirlerini güçlendireceğini ifade etti.

Füzyon şirketleri, giderek daha fazla, endüstriyel ölçekte özel malzemeler üretebilen tedarikçilere ihtiyaç duymaktadır. Umut vadeden bir reaktör tasarımı, üreticiler mıknatıslarını yeterince hızlı üretemezse hala engellerle karşı karşıyadır.

BEST ve Luvata, RRP süperiletkenleri için üretim kapasitesini artırmayı planlıyor. Ayrıca füzyon geliştiricilerine tedarik zincirlerinde daha fazla esneklik sağlamak istiyorlar.

Bu gereklilik, farklı reaktör tasarımlarının hepsinde geçerlidir. Tokamaklar, halka şeklinde odalar kullanırken, stellaratorlar daha karmaşık manyetik geometriler kullanır.

Büyük füzyon programları şu anda ABD, Avrupa, Çin, Japonya ve Güney Kore’de ilerlemektedir. Bu projelerin malzeme gereksinimleri, esas olarak plazma araştırmasına odaklanan önceki projelere kıyasla daha yüksek olabilir.

Gauss Fusion, planladığı yüksek alanlı stellarator göstericisi için RRP süperiletkenlerini değerlendirmektedir. Şirket ayrıca önerdiği GIGA füzyon enerji santrali platformu için de bu teknolojiyi değerlendirmektedir.

“Füzyon sektörü, büyüme ve endüstrileşmenin heyecan verici bir aşamasına giriyor,” Luvata’nın süperiletkenler konusunda yürütücü başkan yardımcısı Antti Kilpinen belirtti. Daha büyük programların, süperiletken teknolojilerinde deneyime sahip endüstriyel tedarikçiler için fırsatlar yaratabileceğini ifade etti.

Bu değişim, araştırmacıların makinelerinin hala füzyon için gerekli koşulları sürdürebildiklerini kanıtlamaları gereken plazma performansının ötesindeki zorlukları değiştirmektedir.

Üreticiler şimdi bir başka sınavla karşı karşıyadır. Süperiletken tel gibi özel bileşenlerin, sektörün hırslarıyla başa çıkıp başayamayacağını belirlemelidirler.

Bu soru, füzyon projeleri deneysel tesislerden enerji üreten makinelere doğru ilerledikçe giderek daha önemli hale gelebilir.