該磁鐵是由普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)的科學(xué)家開發(fā)的，目的是改善所謂托卡馬克核聚變反應(yīng)堆的性能。這些甜甜圈形狀的設(shè)備被設(shè)計(jì)用來限制環(huán)形的等離子體流，使原子在極端的壓力和熱量下融合在一起，持續(xù)釋放出巨大的能量。
但是，實(shí)現(xiàn)這些持續(xù)的等離子體流的許多困難之一是它們對(duì)中央電磁鐵的狀況構(gòu)成的威脅，這是一個(gè)產(chǎn)生電流和磁場(chǎng)的螺線管。被稱為中子的高能亞原子粒子從等離子體中噴出，可以侵蝕磁鐵線圈的絕緣層，影響其性能和壽命。
“如果我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)將連續(xù)運(yùn)行數(shù)小時(shí)或數(shù)天的發(fā)電廠，那么我們就不能使用目前的磁鐵，”PPPL的首席工程師、描述該研究的一篇論文的主要作者Yuhu Zhai說。“這些設(shè)施將比目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)施產(chǎn)生更多的高能粒子。今天生產(chǎn)的磁鐵對(duì)于未來的商業(yè)核聚變電站等設(shè)施來說，將不能持續(xù)足夠長的時(shí)間?！?/span>
為了開發(fā)他們的新型磁鐵，科學(xué)家們精心制作了由鈮和錫制成的電線，這些電線以一種特殊的方式被加熱以形成一種新型的超導(dǎo)體。這種新的布線材料允許電流在極低的溫度下流動(dòng)，而且阻力很小，這就減少了對(duì)絕緣的需求。其結(jié)果是布線不容易退化，而且研究人員說它在性能方面有其他改進(jìn)。
“在我們的測(cè)試中，我們的磁鐵產(chǎn)生了電線所能承載的最大電流的83%，這是一個(gè)非常好的量，”Zhai說?！翱茖W(xué)家們?cè)谠O(shè)計(jì)和建造高功率磁體時(shí)，通常只使用超導(dǎo)線材電流容量的70%。而像法國正在建造的國際核聚變?cè)O(shè)施ITER中使用的大型磁體，通常只使用50%?！?/span>
據(jù)稱，這種磁體在制造上也比目前的解決方案更簡單、更便宜。而且，由于它可以在更高的電流密度下運(yùn)行，它可以在托卡馬克裝置內(nèi)占用更少的空間，同時(shí)允許產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場(chǎng)。
PPPL的首席科學(xué)官M(fèi)ichael Zarnstorff說：“這是對(duì)你如何制造電磁鐵的一個(gè)革命性的改變。通過只用金屬制造磁鐵并消除使用絕緣體的需要，你擺脫了很多昂貴的步驟，并減少了線圈發(fā)生故障的機(jī)會(huì)。這真是非常重要的東西?！?/span>
