Китайски изследователи достигнаха нов етап в свръхпроводящите технологии. В неделя те обявиха успешното генериране на стабилно магнитно поле от 351 000 гауса с помощта на изцяло свръхпроводящ магнит.

Това постижение подобрява предишния световен рекорд от 323 500 гауса и подчертава напредъка на Китай в областта на модерните магнитни технологии.

Магнитът е разработен от Института по физика на плазмата към Китайската академия на науките (ASIPP) в Хъфей, провинция Анхуей.

В проекта участват също Международният център за приложна свръхпроводимост в Хъфей, Институтът по енергетика към Националния научен център в Хъфей и университетът Цинхуа.

За сравнение, самата Земя действа като гигантски магнит, но генерира геомагнитно поле от едва около 0,5 гауса.

Това означава, че новосъздаденото поле е над 700 000 пъти по-силно от естественото магнитно поле на Земята.

Значението на пробива

Според изследователския екип това развитие ще помогне за ускоряване на комерсиализацията на усъвършенствани свръхпроводящи научни инструменти.

Един ключов пример са ядрено-магнитните резонансни спектрометри, които се използват широко в области като медицинската образна диагностика и химическия анализ.

Освен това магнитът предлага ключова техническа подкрепа за няколко авангардни области.

Сред тях са магнитни системи за ядрен синтез, космическо електромагнитно задвижване, свръхпроводящо индукционно нагряване, технологии за магнитна левитация и ефективни системи за пренос на енергия.

Всяка от тези области изисква изключително силни и стабилни магнитни полета, за да функционира ефективно.

Лиу Фан, изследовател в ASIPP, обясни, че магнитът използва технология с високотемпературна свръхпроводяща вмъкната намотка.

Тя е коаксиално вложена в нискотемпературни свръхпроводящи магнити, за да се създаде стабилност при екстремни условия.

Преодоляване на технически предизвикателства

Екипът се е сблъскал с няколко инженерни препятствия, преди да достигне рекордното постижение.

Наложило се е да решат проблеми като концентрация на напрежение, ефекти на екраниращия ток и ефекти на свързване на множество полета, които възникват в среда с ниска температура и силно магнитно поле.

Преодолявайки тези трудности, изследователите значително са подобрили както механичната стабилност, така и електромагнитните характеристики на магнита.

Новият дизайн гарантира, че системата може да остане стабилна по време на продължителна работа, без да губи от своята производителност.

По време на тестовия цикъл магнитът е бил захранен до 35,1 тесла и е поддържал стабилна работа в продължение на 30 минути.

След това е бил безопасно демагнетизиран, което доказва надеждността на новия подход. Тази демонстрация потвърди, че технологията може да издържи на продължителна употреба в тежки условия.

Приложения в ядрения синтез и отвъд него

Свръхпроводящите магнити са жизненоважна част от устройствата за ядрен синтез с магнитно задържане.

Тези устройства използват мощни магнитни полета, за да образуват „магнитна клетка“, която задържа плазма при изключително високи температури, позволявайки протичането на устойчиви реакции на ядрен синтез.

ASIPP от много години участва активно в изследванията на ядрения синтез.

Институтът също така е постигнал пълна локализация на свръхпроводящи материали, устройства и системи в Китай, намалявайки зависимостта от внос.

Като основно китайско звено, участващо в проекта за Международен термоядрен експериментален реактор (ITER), ASIPP е поел отговорност за няколко критични компонента.

Те включват свръхпроводници, корекционни намотки и магнитни захранващи линии, които ще подпомогнат най-големия експеримент за ядрен синтез в света.

Новият рекорд в производителността на свръхпроводящите магнити не само засилва ролята на Китай в глобалните изследвания на ядрения синтез, но и отваря вратата към ново поколение технологии, пише Interesting Engineering.