Cận cảnh cuộn nam châm khổng lồ có thể nhấc được cả tàu sân bay lên khỏi mặt nước

PP

Cuộn dây solenoid trung tâm lõi của lò phản ứng nhiệt hạch ITER có lực từ trường siêu mạnh đủ để nhấc một chiếc tàu sân bay lên khỏi mặt nước được mệnh danh là "nam châm mạnh nhất thế giới".

Cuộn dây solenoid trung tâm (CS) được ghép từ 6 module và được coi là trái tim của lò phản ứng nhiệt hạch ITER. CS bao gồm các vòng dây dẫn điện quấn theo dạng hình trụ, sẽ tạo ra dòng điện cực mạnh từ plasma.

Cuộn dây solenoid ở trung tâm của lò ITER (màu vàng). Ảnh: Sci Tech Daily.

Cuộn dây solenoid trung tâm của ITER có chiều cao khoảng 13 - 18m, bệ đỡ có đường kính 4,3m và có trọng lượng lên tới 1.000 tấn. Những bó dây bên trong sẽ hoạt động độc lập để sản sinh ra lực điện từ khổng lồ ở các hướng khác nhau. Để phóng tàu vũ trụ con thoi, bệ đỡ sẽ phải chịu lực lớn gấp đôi lực đẩy.

Lò phản ứng nhiệt hạch ITER đang được xây dựng ở miền Nam nước Pháp. Module CS đầu tiên sẽ được chuyển tới đây vào mùa thu năm 2020. Cuộn nam châm mạnh nhất thế giới này do Tập đoàn quốc phòng và năng lượng Mỹ General Atomics chế tạo và đã hoàn thành vào năm 2021.

Mời các xem video quá trình các kỹ sư xây dựng lò ITER do Sci Tech Daily cung cấp.

CS có vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống nam châm trong lò ITER. Lò phản ứng nhiệt hạch ITER tạo ra năng lượng bằng cách kết hợp hai hạt nhân nhẹ của hydro là deuterium và tritium để tạo thành một hạt nhân heli nặng hơn. ITER sẽ tạo ra 500 MW điện, gấp 10 lần năng lượng cần thiết để nó hoạt động.

Phản ứng nhiệt hạch chỉ xảy ra ở nhiệt độ khoảng 120 triệu độ C, cao hơn nhiều lần nhiệt độ ở lõi Mặt Trời (khoảng 15 triệu độ C). ITER sử dụng một buồng từ trường hình xuyến có tên Tokamak để tạo ra nhiệt độ siêu nóng này.

Để tạo nên khối nam châm Central Solenoid hình xuyến của ITER cần tới 100.000 km sợi siêu dẫn niobi-thiếc (Nb3Sn) nặng hơn 400 tấn, được chế tạo bởi các nhà cung cấp thuộc dự án ITER — Trung Quốc, Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Nga và Mỹ. Chúng được bắt đầu sản xuất vào năm 2009 và kết thúc vào năm 2014, tới tốc độ khoảng 150 tấn/năm. Chiều dài tổng của sợi Nb3Sn được tạo ra cho ITER sẽ quấn quanh Trái Đất ở đường xích đạo hai lần.

Khi hoàn thành, 100.000km dây siêu dẫn làm từ hợp kim niobi, thiếc ở nhiệt độ -269 độ C của ITER sẽ tạo ra từ trường mạnh 5 Tesla, gấp 100.000 lần từ trường Trái Đất (khoảng từ 25 đến 65 micro tesla).

Những con số khổng lồ về ITER

150 TRIỆU ° C

Trong ITER, nhiệt độ sẽ lên tới 150 triệu ° C, gấp 10 lần nhiệt độ tại lõi của Mặt Trời của chúng ta là 15 triệu ° C, gấp 2500 lần nhiệt độ tại bề mặt Mặt Trời là 6.000 °.

23.000 TẤN

Máy ITER sẽ nặng 23.000 tấn, gấp 3 lần tháp Eiffel. Cỗ máy phức tạp này sẽ có khoảng một triệu linh kiện.

310 TẤN

Mỗi một trong số 18 cuộn dây trường hình xuyến (hình chữ D) của ITER tokamak cao 17 mét, rộng 9 mét và nặng 310 tấn, gần bằng trọng lượng của một chiếc máy bay Boeing 747-300 đã được tải đầy.

104 KM

Người ta đã phải sửa đổi 104km đường đặc biệt được gọi là Hành trình ITER để vận chuyển các thành phần nặng nhất của cỗ máy ITER.

Thành phần nặng nhất của ITER sẽ nặng gần 900 tấn bao gồm cả phương tiện vận chuyển, thành phần cao nhất sẽ cao khoảng bốn tầng, một số sẽ có chiều dài 33m, một số có chiều ngang 9 mét.