Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top Science

Tujuh studi menjelaskan kemajuan sejauh ini dan tantangan ke depan untuk sumber listrik tanpa emisi yang revolusioner – ScienceDaily


Dua setengah tahun lalu, MIT menandatangani perjanjian penelitian dengan perusahaan startup Commonwealth Fusion Systems untuk mengembangkan eksperimen penelitian fusi generasi mendatang, yang disebut SPARC, sebagai pendahulu pembangkit listrik praktis dan bebas emisi.

Sekarang, setelah berbulan-bulan melakukan penelitian intensif dan pekerjaan rekayasa, para peneliti yang ditugaskan untuk mendefinisikan dan menyempurnakan fisika di balik desain reaktor yang ambisius telah menerbitkan serangkaian makalah yang merangkum kemajuan yang telah mereka buat dan menguraikan pertanyaan penelitian utama yang akan dimungkinkan oleh SPARC.

Secara keseluruhan, kata Martin Greenwald, wakil direktur Pusat Ilmu dan Fusion Plasma MIT dan salah satu ilmuwan utama proyek, pekerjaan ini berjalan dengan lancar dan sesuai rencana. Seri makalah ini memberikan tingkat kepercayaan yang tinggi dalam fisika plasma dan prediksi kinerja untuk SPARC, katanya. Tidak ada halangan atau kejutan tak terduga yang muncul, dan tantangan yang tersisa tampaknya dapat dikelola. Ini menetapkan dasar yang kokoh untuk pengoperasian perangkat setelah dibangun, menurut Greenwald.

Greenwald menulis pengantar untuk satu set tujuh makalah penelitian yang ditulis oleh 47 peneliti dari 12 institusi dan diterbitkan hari ini dalam edisi khusus Jurnal Fisika Plasma. Bersama-sama, makalah tersebut menguraikan dasar teori dan fisika empiris untuk sistem fusi baru, yang diharapkan akan mulai dibangun oleh konsorsium tahun depan.

SPARC direncanakan menjadi perangkat eksperimental pertama yang pernah mencapai “plasma terbakar” – yaitu, reaksi fusi mandiri di mana isotop yang berbeda dari elemen hidrogen berfusi bersama untuk membentuk helium, tanpa perlu masukan lebih lanjut dari energi. Mempelajari perilaku plasma yang terbakar ini – sesuatu yang belum pernah terlihat di Bumi dengan cara yang terkontrol – dipandang sebagai informasi penting untuk mengembangkan langkah selanjutnya, prototipe kerja dari pembangkit listrik praktis yang menghasilkan tenaga.

Pembangkit listrik fusi seperti itu dapat secara signifikan mengurangi emisi gas rumah kaca dari sektor pembangkit listrik, salah satu sumber utama emisi ini secara global. Proyek MIT dan CFS adalah salah satu proyek penelitian dan pengembangan terbesar yang didanai swasta yang pernah dilakukan di bidang fusi.

Desain SPARC, meskipun ukurannya kira-kira dua kali lipat dari eksperimen Alcator C-Mod MIT yang sekarang sudah pensiun dan mirip dengan beberapa reaktor fusi penelitian lain yang saat ini beroperasi, akan jauh lebih kuat, mencapai kinerja fusi yang sebanding dengan yang diharapkan pada ITER yang jauh lebih besar. reaktor sedang dibangun di Prancis oleh konsorsium internasional. Daya tinggi dalam ukuran kecil dimungkinkan oleh kemajuan magnet superkonduktor yang memungkinkan medan magnet yang lebih kuat untuk membatasi plasma panas.

Proyek SPARC diluncurkan pada awal 2018, dan pada tahap pertama, pengembangan magnet superkonduktor yang memungkinkan sistem fusi yang lebih kecil dibangun, telah berjalan dengan cepat. Kumpulan makalah baru ini mewakili pertama kalinya dasar fisika yang mendasari mesin SPARC telah diuraikan secara rinci dalam publikasi peer-review. Ketujuh makalah mengeksplorasi area spesifik dari fisika yang harus disempurnakan lebih lanjut, dan masih memerlukan penelitian berkelanjutan untuk menjabarkan elemen akhir dari desain mesin dan prosedur operasi serta pengujian yang akan dilibatkan saat pekerjaan berlangsung menuju pembangkit listrik. .

Makalah ini juga menjelaskan penggunaan alat perhitungan dan simulasi untuk desain SPARC, yang telah diuji terhadap banyak eksperimen di seluruh dunia. Para penulis menggunakan simulasi mutakhir, dijalankan pada superkomputer yang kuat, yang telah dikembangkan untuk membantu desain ITER. Tim peneliti multi-institusional besar yang diwakili dalam kumpulan makalah baru bertujuan untuk menghadirkan alat konsensus terbaik ke desain mesin SPARC untuk meningkatkan keyakinan bahwa mereka akan mencapai misinya.

Analisis yang dilakukan sejauh ini menunjukkan bahwa keluaran energi fusi yang direncanakan dari reaktor SPARC harus dapat memenuhi spesifikasi desain dengan margin yang nyaman. Ini dirancang untuk mencapai faktor Q – parameter kunci yang menunjukkan efisiensi plasma fusi – setidaknya 2, yang pada dasarnya berarti bahwa energi fusi dua kali lebih banyak yang dihasilkan sebagai jumlah energi yang dipompa untuk menghasilkan reaksi. Itu akan menjadi pertama kalinya plasma fusi dalam bentuk apa pun menghasilkan lebih banyak energi daripada yang dikonsumsi.

Perhitungan pada titik ini menunjukkan bahwa SPARC sebenarnya dapat mencapai rasio Q 10 atau lebih, menurut makalah baru. Sementara Greenwald memperingatkan bahwa tim ingin berhati-hati untuk tidak memberikan janji berlebihan, dan masih banyak pekerjaan yang tersisa, hasil sejauh ini menunjukkan bahwa proyek tersebut setidaknya akan mencapai tujuannya, dan secara khusus akan memenuhi tujuan utamanya untuk memproduksi plasma yang terbakar, di mana diri -pemanasan mendominasi keseimbangan energi.

Keterbatasan yang diberlakukan oleh pandemi Covid-19 sedikit memperlambat kemajuan, tetapi tidak banyak, katanya, dan para peneliti kembali ke laboratorium di bawah pedoman operasi baru.

Secara keseluruhan, “kami masih menargetkan untuk memulai konstruksi kira-kira pada bulan Juni ’21,” kata Greenwald. “Upaya fisika terintegrasi dengan baik dengan desain teknik. Apa yang kami coba lakukan adalah menempatkan proyek pada dasar fisika sekuat mungkin, sehingga kami yakin tentang bagaimana kinerjanya, dan kemudian memberikan panduan dan menjawab pertanyaan untuk desain teknik saat proses itu berlangsung. “

Banyak detail halus masih dikerjakan pada desain alat berat, mencakup cara terbaik untuk memasukkan energi dan bahan bakar ke perangkat, mengeluarkan daya, menangani transien daya atau termal yang tiba-tiba, dan bagaimana serta di mana mengukur parameter utama. untuk memantau pengoperasian mesin.

Sejauh ini, hanya ada sedikit perubahan pada desain keseluruhan. Diameter reaktor telah ditingkatkan sekitar 12 persen, tetapi hanya sedikit yang berubah, kata Greenwald. “Selalu ada pertanyaan tentang ini, sedikit lebih sedikit, dan ada banyak hal yang membebani itu, masalah teknik, tekanan mekanis, tekanan termal, dan ada juga fisika – bagaimana Anda memengaruhi kinerja dari mesin? “

Penerbitan jurnal edisi khusus ini, katanya, “merupakan ringkasan, gambaran dari dasar fisika seperti saat ini.” Meskipun anggota tim telah membahas banyak aspek dalam pertemuan fisika, “ini adalah kesempatan pertama kami untuk menceritakan kisah kami, meninjaunya, mendapatkan cap persetujuan, dan menyebarkannya ke komunitas.”

Greenwald mengatakan masih banyak yang harus dipelajari tentang fisika membakar plasma, dan setelah mesin ini aktif dan berjalan, informasi penting dapat diperoleh yang akan membantu membuka jalan menuju perangkat fusi penghasil daya komersial, yang bahan bakarnya – isotop hidrogen deuterium dan tritium – dapat tersedia dalam persediaan yang hampir tidak terbatas.

Rincian plasma yang terbakar “benar-benar baru dan penting,” katanya. “Gunung besar yang harus kita lewati adalah memahami keadaan plasma yang dipanaskan sendiri ini.”

Secara keseluruhan, kata Greenwald, pekerjaan yang telah masuk ke dalam analisis yang disajikan dalam paket makalah ini “membantu memvalidasi keyakinan kami bahwa kami akan mencapai misi. Kami belum menemukan apa pun di mana kami berkata, ‘oh, ini memprediksi bahwa kita tidak akan sampai ke tempat yang kita inginkan. ” Singkatnya, dia berkata, “salah satu kesimpulannya adalah bahwa segala sesuatunya masih terlihat di jalurnya. Kami yakin ini akan berhasil.”

Edisi jurnal khusus: https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-plasma-physics/collections/status-of-the-sparc-physics-basis

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : https://totosgp.info/