Znajdź zawartość

Naukowcy potwierdzili, że bor, składnik domowych środków czystości, pomaga w zwiększeniu wydajności reaktorów fuzyjnych. Specjaliści z Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) przeprowadzili eksperymenty, w czasie których wykazali, że pokrycie wewnętrznych elementów tokamaka borem poprawia wydajność reakcji. Nasze eksperymenty dokładniej pokazują, jak to działa. Pozwolą nam one ocenić, czy kontrolowane wstrzykiwanie proszku z boru może być wykorzystane w przyszłości do pomocy w pracy reaktorów fuzyjnych, mówi fizyk Alessandro Bortolon, główny autor artykułu w Nuclear Fusion. Fuzja jądrowa wykorzystuje procesy podobne do tych, jakie zachodzą w Słońcu. Lżejsze pierwiastki łączą się w cięższe. W ten sposób powstaje niemal niewyczerpane źródło czystej i bezpiecznej energii. Naukowcy od dziesięcioleci próbują opanować fuzję. Najnowsze eksperymenty wykazały, że wstrzykiwanie boru pozwala na łatwiejsze uzyskanie w plazmy o odpowiednich parametrach w tokamakach, których wewnętrzne elementy pokryte są lekkimi pierwiastkami, jak węgiel. Autorzy obecnych badań bazowali na eksperymentach prowadzonych wcześniej w Axially Symmetric Divertor Experiment-Upgrade (ASDEX-U) należącym do Instytutu Fizyki Plazmy im. Maxa Plancka w Niemczech. Wówczas wykazano, że dzięki wstrzykiwaniu boru możliwe jest uzyskanie wysokiej jakości plazmy w tokamaku pokrytym wolframem. Eksperymenty dla tokamaka pokrytego węglem są ważne z dwóch powodów. Po pierwsze, wiele tokamaków korzysta z tego pierwiastka. Po drugie – pokazuje to, że wstrzykiwanie boru może być przydatne w różnego rodzaju tokamakach. Najnowsze eksperymenty uzupełniły też lukę w wiedzy dotyczącej sposobu osadzania się boru. Intuicja podpowiada, że gdy sproszkowany bor opada na plazmę, rozpuszcza się w niej i gdzieś osadza. Dotychczas jednak nikt nie próbował nawet potwierdzić istnienia w plazmie warstwy boru. Nie było na ten temat żadnych informacji. Przeprowadzone przez nas badania są pierwszymi, podczas których bezpośrednio wykazano i zmierzono to zjawisko, dodaje Bortolon. Okazuje się, że warstwa boru zapobiega zanieczyszczeniu plazmy przez materiał z samego tokamaka. Materiał taki może rozrzedzić plazmę i ją zdestabilizować. Im zaś plazma bardziej czyta, tym bardziej stabilna i tokamak może dłużej działać. Technika wstrzykiwania boru może uzupełniać lub nawet zastąpić wykorzystywaną obecnie technikę dostarczania boru do tokamaka. W chwili obecnej uzupełnienie tokamaka o bor wymaga wyłączenia go nawet na kilka dni, a wykorzystuje się w niej toksyczne gazy. Wstrzykiwanie boru eliminuje te problemy. Jeśli wykorzystujesz technikę wstrzykiwania sproszkowanego boru, nie musisz wszystkiego przerywać i wyłączać tokamaka. Nie musisz też przejmować się pracą z toksycznym gazem. Nowa technika będzie niezwykle przydatna podczas przyszłej codziennej pracy tokamaków, dodaje Bortolon. « powrót do artykułu

Węglowe nanorurki - podstawowy element wielu zaawansowanych badań związanych z nanotechnologiami - mogą zyskać konkurenta. Kolejnym materiałem, który ma szansę stać się budulcem technologii przyszłości, okazały się nanorurki wykonane z boru. Jak wynika z symulacji przeprowadzonych przez badaczy z Tsinghua University w Pekinie, pewne właściwości elektryczne nowego materiału mogą być lepsze niż w wypadku węgla. Osiągnięcie naukowców przede wszystkim polega na znalezieniu odpowiedniej struktury atomowej nanorurek z boru. Zapożyczona z węgla sześciokątna siatka okazała się niestabilna, więc problem rozwiązano przez umieszczenie dodatkowych atomów boru w środku niektórych sześciokątów. Jak obliczono, układ taki powinien oferować dość ciekawe właściwości: szersze nanorurki mogą pełnić rolę przewodników, węższe natomiast - półprzewodników, z których można budować elementy nanoelektroniczne. W wypadku wersji przewodzącej, nanorurki borowe powinny być lepszymi przewodnikami niż te wykonane z węgla, spodziewana jest też wyższa temperatura występowania efektu nadprzewodnictwa. Chińscy badacze proponują, aby nowy materiał wykonać za pomocą metody chemicznego osadzania fazy gazowej (CVD - Chemical Vapour Deposition). Choć jest to ta sama technika co w wypadku węgla, jeszcze nie została ona dopasowana do wymagań boru, zatem żadne z opisanych właściwości do tej pory nie zostały potwierdzone doświadczalnie.

Krzem, najbardziej znany półprzewodnik, wykazuje też właściwości... nadprzewodzące. Francuscy uczeni udowodnili, że po wymianie 9% atomów krzemu na atomy boru, kawałek krzemu schłodzony do temperatury bliskiej zeru absolutnemu staje się nadprzewodnikiem. Dotychczas domieszkowano krzem borem, ale liczba atomów tego pierwiastka nie przekraczała 0,002% ogólnej liczby atomów. Wiadomo było również, że dodatnie do materiału około 0,01% boru pozwala uzyskać właściwości nadprzewodzące w niskich temperaturach. Nie udało się tego jednak osiągnąć w przypadku krzemu. Osiągnęli to dopiero Francuzi z Centre National de la Recherché Scientifique w Grenoble. Krzem jest materiałem bardzo "niechętnie” przyjmującym wszelkie zanieczyszczenia. Dlatego też naukowcy znad Sekwany musieli użyć lasera, który podgrzewał cienką warstwę krzemu. Gdy ta zaczynała wrzeć, atomy boru z otaczającego kawałek krzemu gazu dostawały się do krzemowej struktury i pozostawały tam po jej zastygnięciu. Po odpowiednim domieszkowaniu krzemu i schłodzeniu go za pomocą ciekłego helu, materiał zyskał właściwości nadprzewodzące. Uczeni twierdzą, że uda im się nieco podnieść temperaturę, w której krzem nadal będzie nadprzewodnikiem, jednak nie na tyle, by ich odkrycie znalazło praktyczne zastosowanie w elektronice konsumenckiej.