Nam châm lớn nhất thế giới có thể nhấc bổng tàu sân bay

Thứ Ba, 09 Tháng Mười Một 20219:00 SA(Xem: 719)
Nam châm lớn nhất thế giới có thể nhấc bổng tàu sân bay

Nam châm của lò phản ứng nhiệt hạch mạnh nhất thế giới có thể nâng tàu sân bay nặng 102 triệu kg lên cao gần hai mét.

Module đầu tiên của cuộn solenoid trung tâm. Ảnh: ITER

Module đầu tiên của cuộn solenoid trung tâm. Ảnh: ITER

Nam châm lớn và mạnh nhất thế giới có tên cuộn solenoid trung tâm (CS). Khi lắp ráp hoàn chỉnh, nam châm này cao 18 m, rộng 4,2 m, nặng khoảng 1.000 tấn. CS là phần cốt lõi của lò phản ứng nhiệt hạch lớn nhất thế giới, Lò phản ứng thử nghiệm nhiệt hạt nhân quốc tế (ITER) vào năm 2023.

Xây dựng một nam châm lớn như vậy là công việc đồ sộ. Các kỹ sư và kỹ thuật viên ở công ty General Atomics mất hơn nửa thập kỷ để thiết kế, sản xuất và thử nghiệm nhiều bộ phận khác nhau của CS ở cơ sở sản xuất. Việc vận chuyển mỗi bộ phận của nam châm cũng là một thách thức không nhỏ, đòi hỏi những con đường xây riêng và cần trục để kéo. Theo John Smith, giám đốc kỹ thuật và dự án tại General Atomics, CS tạo ra lực từ đủ mạnh để nhấc tàu sân bay nặng khoảng 102 triệu kg lên cao 1,8 mét.

Hồi tháng 8/2021, module đầu tiên của nam châm được chuyển tới Pháp. CS bao gồm tổng cộng 6 module, mỗi module cao 2,1 mét, rộng 4,2 mét và nặng 113 kg. Sau khi hoàn thành, các kỹ sư sẽ xếp chồng module lên nhau ở trung tâm lò phản ứng. Nam châm điện siêu dẫn là "trái tim" của lò tokamak ITER, thiết bị sản xuất năng lượng nhiệt hạch trong điều kiện kiểm soát. CS sẽ dẫn dòng điện 15 triệu ampe vào thân lò tokamak hình vành khăn, giúp định hình và ổn định khí plasma nóng như lõi Mặt Trời ở bên trong.

Dù lò ITER là nguyên mẫu của các lò tokamak cỡ lớn trong tương lai và không sản xuất điện, dự án sẽ chứng minh phản ứng nhiệt hạch là giải pháp năng lượng khả thi không thải khí carbon. Tính đến nay, chưa có lò phản ứng nhiệt hạch này tiến gần tới sản sinh nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ. Đây là một trở ngại lớn bởi lò phản ứng sử dụng lượng điện khổng lồ. Nhưng với CS, ITER có thể mở đường cho năng lượng bền vững.

Chỉ riêng vận chuyển một trong các module của nam châm đã đòi hỏi sự khéo léo ở mỗi khúc cua. Các kỹ sư sử dụng một chiếc cần trục rất lớn. Phần thân của cần trục đặt vừa trên một chiếc xe tải 9 cầu. Đội vận chuyển huy động 40 - 60 xe bán tải chở linh kiện kèm theo tới khu vực xây lò ITER. Họ đưa module nam châm lên xe tải bằng hệ thống thủy lực vận hành nhờ động cơ xăng. Sau đó, module được chuyển lên tàu bằng nhiều cỗ máy và tới biển Caribe. Tại đó, các kỹ sư chuyển nó lên một chiếc tàu được thiết kế để chở container dễ tải.

Quá trình chế tạo nam châm lớn như CS về cơ bản giống cách sản xuất bất kỳ cuộn nam châm điện thông thường nào. Đó là quấn dây dẫn điện quanh cuộn lõi. Do CS quá lớn và làm từ vật liệu niobium và thiếc siêu dẫn, vấn đề phức tạp hơn một chút.

Đầu tiên, General Atomics nhập dây điện từ một nhà máy sản xuất ở Nhật Bản. Sau đó, vật liệu được cuộn lại cẩn thận và xử lý nhiệt ở 650 độ C trong 5 tuần. Khi cho niobium tiếp xúc với hợp chất hóa học Nb3Sn, các nhà khoa học biến đổi chất dẫn điện thành chất siêu dẫn. Nhiệt độ tăng dần đều, duy trì và sau đó lại giảm dần. Cuối cùng, công ty nới lỏng cuộn lò xo để một cỗ máy đặc biệt có thể quấn tổng cộng 5,6 km dây điện. Đội kỹ sư sử dụng số băng dính dài gần 290 m để bao phủ tất cả dây điện siêu dẫn. Trong khi đó, không khí bên trong module nam châm được thay thế bằng 3.785 l nhựa nhân tạo, xử lý ở 127 độ C cho tới khi cứng lại.

General Atomics sẽ tiếp tục sản xuất thêm 5 module nữa, luân phiên giữa các cơ sở chế tạo khác nhau đối với những bước như xử lý nhiệt cuộn dây và phủ băng dính. Theo Smith, thời gian để sản xuất một module là hai năm.

An Khang (Theo Popular Mechanics)

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Thứ Sáu, 22 Tháng Mười Hai 20173:30 SA
Một tấm ảnh chụp Sarah Idan – hoa hậu Iraq, bên cạnh hoa hậu Israel đã trở thành một nguy cơ bùng nổ hận thù. Gia đình của Sarah Idan ở Iraq đã nhận được những lời đe dọa với án tử hình.
Thứ Sáu, 22 Tháng Mười Hai 20172:00 SA
Tất cả mọi thứ quanh ta đều thay đổi theo thời gian, trăm năm trôi qua tựa như chớp mắt. Mới đây, những người đam mê nhiếp ảnh có tên Re.Photos đã thực hiện một bộ ảnh “trước” và “sau” với mục đích khắc họa
Thứ Năm, 21 Tháng Mười Hai 20177:00 CH
Những tấm biểu ngữ ghi các dòng chữ như “Không có Đảng Cộng sản mới có Trung Quốc mới”, “Chỉ có chính phủ cấp thấp, không có người dân cấp thấp”, “Nhân quyền là cơ bản
Thứ Tư, 20 Tháng Mười Hai 20175:00 CH
Sau năm 1954, ngoài Khu Dân Sinh bán buôn đủ loại mặt hàng thượng vàng hạ cám ở gần Cầu Muối, người tuổi trung niên trở lên chắc hẳn còn nhớ khu Chợ Cũ quanh đường Tôn Thất Đạm
Thứ Tư, 20 Tháng Mười Hai 20172:02 CH
Mỗi năm hai lần, những phi công Hoa Kỳ tại căn cứ không quân Andrew của Maryland lại đón một đôi bé trai, bé gái “gia nhập” binh chủng của mình. Một ngày. Với quân phục, mũ bay thật sự của binh chủng
Thứ Tư, 20 Tháng Mười Hai 20171:30 SA
Trong những năm gần đây, ngày càng nhiều trẻ em ở các trường mẫu giáo, khi đi học đều phải học đủ những môn như tiếng Anh, toán học, học đọc, vẽ tranh, khiêu vũ…
Thứ Tư, 20 Tháng Mười Hai 20171:00 SA
Dịp lễ hội Noel tại Sài Gòn trước 1975 đã được nhiều nhà nhiếp ảnh người Mỹ ghi lại. Những hình ảnh giản dị diễn tả không khí vui tươi, nhộp nhịp của Sài Gòn thời bấy giờ.
Thứ Ba, 19 Tháng Mười Hai 201711:00 CH
Làng nổi trên đảo cỏ: Người dân bộ tộc tiền Inca là Uru suốt mấy ngàn năm qua vẫn sống trên 42 hòn đảo nổi Uros thuộc vùng hồ Titicaca Puno trên biên giới hai nước Peru và Bolivia. Đảo nổi Uros được kết
Thứ Ba, 19 Tháng Mười Hai 20175:40 CH
Vì tính chất gấp rút, CĐNVTD/VIC đã ra thông báo "khẩn" trước ngày giờ biểu tình chưa đầy 10 giờ đồng hồ - Biểu tình lên tiếng phản đối đêm văn hoá Hương Sắc Mùa Xuân do các nghệ sỹ nhà hát nghệ thuật Đương Đạ
Thứ Ba, 19 Tháng Mười Hai 20173:00 CH
Nhiều người vẫn quả quyết bộ lông của gấu Bắc cực có màu trắng hoặc vàng nhưng sự thật thì hoàn toàn không phải vậy.