Zespół naukowców z Instytutu Fizyki Plazmy Chińskiej Akademii Nauk wygenerował właśnie rekordowe pole magnetyczne o sile 351 000 gausów. Poprzedni rekord świata wynoszący 323 500 gausów należał do laboratoriów amerykańskich, teraz jednak pałeczkę przejęli od nich Azjaci. Choć różnica wydaje się niewielka, w świecie nadprzewodnictwa każdy dodatkowy gauss oznacza ogromny postęp technologiczny.
Magnes nadprzewodzący osiągnął siłę 35,1 tesli i utrzymywał stabilne działanie przez pełne 30 minut. To kluczowy test, ponieważ wcześniejsze próby często kończyły się awarią po zaledwie kilku sekundach. Bezpieczne rozmagnesowanie po zakończeniu eksperymentu potwierdza, że technologia jest gotowa do praktycznych zastosowań.
Skala osiągnięcia w porównaniu z naturą
Aby zrozumieć wagę tego dokonania, warto spojrzeć na naturalne pole magnetyczne Ziemi, które wynosi zaledwie 0,5 gausa. Oznacza to, że chińscy inżynierowie stworzyli coś ponad 700 000 razy potężniejszego. Nawet najsilniejsze magnesy neodymowe stosowane w przemyśle rzadko przekraczają kilka tysięcy gausów, co pokazuje, z jak niezwykłym osiągnięciem mamy do czynienia.
Czytaj także: Pole magnetyczne Ziemi słabnie. Naukowcy przedstawili niepokojące nagrania
Podczas testów magnes działał stabilnie przez 30 minut, co w świecie nadprzewodnictwa stanowi imponujący wynik. Wiele wcześniejszych eksperymentów kończyło się spektakularnymi awariami już po kilku sekundach, gdy materiały nie wytrzymywały ekstremalnych warunków.
Zaawansowana technologia i wyzwania inżynieryjne
Sercem nowego magnesu jest kombinacja wysokotemperaturowych i niskotemperaturowych nadprzewodników precyzyjnie zagnieżdżonych w stabilnej strukturze kompozytowej. Liu Fang z ASIPP wyjaśnia, że kluczem okazała się technologia cewki wkładkowej z nadprzewodników wysokotemperaturowych, współosiowo połączonej z magnesami niskotemperaturowymi.
Zespół musiał pokonać szereg wyzwań, które wcześniej uniemożliwiały osiągnięcie tak wysokich wartości. Koncentracja naprężeń, efekty prądu ekranującego i efekty sprzężenia wielopolowego w warunkach ekstremalnie niskich temperatur i wysokich pól magnetycznych stanowiły przez lata barierę nie do pokonania.
Innowacje wprowadzone przez chińskich naukowców znacząco poprawiły stabilność mechaniczną i wydajność elektromagnetyczną całego systemu. Kluczowe było rozwiązanie problemu prądów ekranujących – zjawiska, które może destabilizować pole magnetyczne i prowadzić do awarii. Bezpieczne rozmagnesowanie po zakończeniu testu dowodzi, że nowe podejście techniczne jest nie tylko skuteczne, ale także bezpieczne.
Szerokie spektrum zastosowań przełomowej technologii
Nowa technologia znajdzie zastosowanie w wielu dziedzinach bezpośrednio wpływających na nasze życie. Spektrometry jądrowego rezonansu magnetycznego staną się bardziej precyzyjne, co przełoży się na lepszą diagnostykę medyczną, a obrazowanie rezonansem magnetycznym może osiągnąć nienotowaną dotąd rozdzielczość.
W transporcie lewitacja magnetyczna może stać się bardziej efektywna energetycznie. Pociągi maglev już dziś osiągają prędkości ponad 400 km/h, ale silniejsze pola magnetyczne mogą otworzyć drogę do jeszcze szybszych połączeń. Przemysł kosmiczny również skorzysta na tym osiągnięciu, ponieważ napęd elektromagnetyczny w przestrzeni kosmicznej może stać się bardziej efektywny, co przełoży się na tańsze misje i większe możliwości eksploracji.
Systemy przesyłu energii to kolejny obszar, gdzie silniejsze pola magnetyczne mogą przynieść znaczące korzyści. Nadprzewodzące linie przesyłowe już dziś pozwalają na transport energii na wielkie odległości bez strat, ale nowa technologia może to uczynić jeszcze bardziej efektywnym.
Warto tutaj przypomnieć, że ASIPP pełni kluczową rolę w projekcie ITER – największym międzynarodowym przedsięwzięciu w dziedzinie fuzji kontrolowanej. Instytut odpowiada za kilka krytycznych komponentów, w tym nadprzewodniki, cewki korekcyjne i zasilacze magnesów.
W reaktorach fuzyjnych magnesy tworzą magnetyczną klatkę, która bezpiecznie więzi plazmę o temperaturze sięgającej 100 milionów stopni Celsjusza. Silniejsze pola magnetyczne oznaczają lepszą kontrolę nad plazmą i większą efektywność całego procesu. Chińskie osiągnięcie może znacząco przyspieszyć prace nad fuzją kontrolowaną na skalę światową.
Niezależność technologiczna Chin w tej dziedzinie jest również znacząca. ASIPP osiągnął pełną lokalizację materiałów, urządzeń i systemów nadprzewodzących, co oznacza uniezależnienie się od importu kluczowych komponentów. To strategiczna przewaga w dziedzinie, która może kształtować przyszłość energetyki światowej.
Najbliższe lata pokażą, czy opisany powyżej rekord przełoży się na rzeczywiste korzyści dla zwykłych ludzi. Możemy jednak być pewni, że wyścig technologiczny w dziedzinie nadprzewodnictwa właśnie wszedł w nową fazę, a konkurencja między mocarstwami naukowymi z pewnością przyspieszy.