Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Powstaje najpotężniejszy magnes na Ziemi
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Po trzech latach pracy inżynierom z MIT udało się zwiększyć moc wysokotemperaturowego nadprzewodzącego elektromagnesu dla reaktorów fuzyjnych do rekordowych 20 tesli. Tym samym stworzyli najpotężniejszy magnes tego typu. Osiągnięcie to pozwoli na zbudowanie pierwszej elektrowni fuzyjnej, zdolnej do wygenerowania większej ilości energii niż sama pobiera.
Przed zaledwie 3 miesiącami informowaliśmy, że po dziesięciu latach prac projektowych i produkcyjnych firma General Atomics jest gotowa do dostarczenia pierwszego modułu Central Solenoid, jednego z najpotężniejszych magnesów na świecie. Będzie on centralnym elementem reaktora fuzyjnego ITER. Central Solenoid to główny wkład USA w tę instalację. Będzie on generował pole magnetyczne o mocy 13 tesli, czyli 280 000 razy większe od ziemskiego pola magnetycznego. Magnes z MIT generuje pole magnetyczne silniejsze o 50%.
Reaktory fuzyjne wytwarzają energię metodą fuzji jądrowej, w czasie której lżejsze pierwiastki łączą się w cięższe. Taki proces zachodzi na Słońcu. Fuzja to pod wieloma względami najdoskonalsze źródło czystej energii. Ilość energii, jaką może dostarczyć zupełnie zmieni reguły gry. Paliwo do fuzji jądrowej można uzyskać z wody, a Ziemia jest pełna wody. To niemal niewyczerpane źródło energii. Musimy tylko dowiedzieć się, jak go używać, mówi profesor Maria Zuber, wiceprezydent MIT ds. badawczych.
Osiągnięcie naukowców z MIT daje nadzieję na uzyskanie w laboratorium zysku energetycznego netto drogą fuzji jądrowej. To zaś znakomicie ułatwi i przyspieszy prace nad tą technologią. Teraz, gdy udało się przeprowadzić udane testy tak potężnego magnesu dla reaktorów fuzyjnych konsorcjum MIT-CMS będzie chciało wybudować pierwszą na świecie demonstracyjną elektrownię fuzyjną, zwaną SPARC, uzyskującą dodatni bilans energetyczny. Wspomniany magnes to krok milowy na drodze do jej budowy. Dzięki niemu jest szansa, że SPARC powstanie już za 4 lata.
CFS (Commonwealth Fusion Systems) to firma założona w 2018 roku w Plasma Science and Fusion Center na MIT. Jest finansowana m.in. przez włoski koncern ENI, założoną przez Billa Gatesa Breakthrough Energy Ventures czy singapurską Temasek. Firma współpracuje z Departamentem Energii, MIT oraz Princeton Plasma Physics Laboratory, a jej celem jest wybudowanie kompaktowej elektrowni fuzyjnej opartej na stworzonej na MIT koncepcji tokamaka ARC.
Żeby zrozumieć, po co w reaktorach fuzyjnych tak potężne magnesy, trzeba wiedzieć, że do zaistnienia fuzji jądrowej potrzebne są olbrzymie temperatury, sięgające 100 milionów stopni Celsjusza i więcej. Takich temperatur nie wytrzyma żadne ciało stałe. Dlatego też plazmę, w której będzie zachodziła fuzja, trzeba utrzymać z dala od ścian reaktora. Można to zrobić za pomocą silnego pola magnetycznego. I właśnie temu – zawieszeniu plazmy w przestrzeni – służą potężne elektromagnesy.
Główna innowacja projektu ARC polega na wykorzystaniu wysokotemperaturowych nadprzewodników, które pozwalają na uzyskanie znacznie silniejszego pola magnetycznego w mniejszej przestrzeni. Materiały pozwalające na stworzenie takiego magnesu pojawiły się na rynku dopiero kilka lat temu. Koncepcja ARC powstała w 2015 roku. Demonstracyjny reaktor SPARC ma być o połowę mniejszy niż pełnowymiarowy ARC i ma posłużyć do przetestowania projektu.
Prace nad fuzją jądrową trwają na MIT od dawna. W ubiegłym roku pojawiło się kilka artykułów naukowych, których autorzy donosili, że jeśli uda się wyprodukować takie magnesy, jak założono, to reaktory typu ARC rzeczywiście powinny wytwarzać więcej energii niż zużyją.
Nasz projekt wykorzystuje standardową fizykę plazmy oraz projekt i założenia inżynieryjne konwencjonalnego tokamaka, ale łączy je z nową technologią wytwarzania magnesów. Zatem nie potrzebowaliśmy innowacji na kilku polach. Naszym celem było stworzenie odpowiedniego magnesu, a następnie zastosowanie w praktyce tego, czego nauczyliśmy się w ciągu ostatnich kilku dekad, mówi Martin Greenwald z Plasma Science and Fusion Center.
To wielka chwila, dodaje Bob Mumgaard, dyrektor wykonawczy CFS. Dysponujemy teraz platformą, która dzięki dziesięcioleciom badań nad tego typu rozwiązaniami jest bardzo zaawansowana z naukowego punktu widzenia i jednocześnie bardzo interesująca z komercyjnego punktu widzenia. To pozwoli nam szybciej budować mniejsze i tańsze reaktory. Trzy lata temu ogłosiliśmy, że zamierzamy zbudować magnes o mocy 20 tesli, który będzie potrzebny do przyszłych reaktorów fuzyjnych. Osiągnęliśmy nasz cel bez żadnych opóźnień, dodaje.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół naukowy opracował metodę przechowywania danych, która niemal nie zużywa energii. Cyfrowe dane są zapisane na nośniku magnetycznym, który nie potrzebuje zasilania. Cała metoda jest niezwykle szybka i rozwiązuje problem zwiększenia wydajności przetwarzania danych bez zwiększania poboru energii.
Obecnie centra bazodanowe odpowiadają za 2–5 procent światowego zużycia energii. W czasie ich pracy generowane są olbrzymie ilości ciepła, które wymagają dużych ilości energii przeznaczonej na chłodzenie. Problem jest na tyle poważny, że np. Microsoft zatopił centra bazodanowe w oceanie, by je lepiej chłodzić i obniżyć koszty.
Większość danych przechowywanych jest w formie cyfrowej, gdzie 0 i 1 są reprezentowane za orientacji domen magnetycznych. Nad materiałem magnetycznym przesuwa się głowica odczytująco/zapisująca.
Teraz na łamach Nature dowiadujemy się o nowej metodzie zapisu, która wykorzystuje niezwykle krótkie, trwające bilionowe części sekundy, impulsy światła, które wysyłane są do anten umieszczonych na magnesach. Całość pracuje niezwykle szybko i niemal nie zużywa przy tym energii, gdyż temperatura magnesów nie rośnie.
Autorzy nowej metody wykorzystali impulsy światła w zakresie dalekiej podczerwieni, w paśmie teraherców. Jednak nawet najpotężniejsze terahercowe źródła światła nie są na tyle mocne, by zmienić orientację pola magnetycznego. Przełom nadszedł, gdy uczeni opracowali wydajny mechanizm sprzęgania pomiędzy spinem pola magnetycznego i terahercowym polem elektrycznym. Następnie stworzyli miniaturowe anteny, które pozwalają skoncentrować, a zatem i wzmocnić pole elektryczne światła. Okazało się ono na tyle silne, że można za jego pomocą zmieniać spin w ciągu bilionowych części sekundy.
Temperatura magnesu nie rośnie podczas pracy, gdyż cały proces zapisu wymaga jednego kwanta energii na spin. Rekordowo niski pobór energii czyni tę metodę skalowalną. Przyszłe systemy do składowania danych będą mogły wykorzystać również świetne zdefiniowanie przestrzenne anten, co pozwoli na stworzenie praktycznych układów pamięci magnetycznej o maksymalnej prędkości i efektywności energetycznej, mówi jeden z autorów badań, doktor Rościsław Michajłowskij z Lancaster University.
Uczony planuje przeprowadzenie kolejnych badań, podczas których chce wykorzystać nowy ultraszybki laser z Lancaster University oraz akceleratory z Cockroft Institute zdolne do generowania intensywnych impulsów światła. Chce w ten sposób określić praktyczne i fundamentalne limity prędkości i energii dla zapisu magnetycznego.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W National High Magnetic Field Laboratory na Florida State University uruchomiono najpotężniejszy magnes na Ziemi. Wybudowany kosztem 2,5 miliona dolarów system generuje pole magnetyczne o natężeniu 25 tesli, o 500 000 razy silniejsze niż pole magnetyczne Ziemi. Poprzedni rekord należał francuskiego magnesu generującego 17,5 tesli. System składa się z dwóch magnesów, a pomiędzy nimi jest o 1500 razy więcej miejsca niż w systemie francuskim, co pozwoli na przeprowadzanie znacznie większej gamy eksperymentów i badań naukowych.
Mag Lab opracowało w przeszłości wiele rekordowych magnesów, jednak ten system to największy od 20 lat pojedynczy krok w kierunku ulepszenia technologii - mówi Mark Bird, dyrektor laboratorium.
Od dziesięcioleci silne pola magnetyczne jest wykorzystywane np. do badania właściwości różnych materiałów. Nowy magnes daje nadzieję na dokonanie kolejnych odkryć i poszerzenie naszej wiedzy.
Potężne magnesy buduje się z bardzo gęsto ułożonych zwojów miedzi i przepuszczanie przez nie prądu elektrycznego. Całe natężenie pola skupia się w centrum zwoju. W centrum umieszczono cztery eliptyczne porty, które dają naukowcom dostęp do wnętrza systemu bez przerywania jego pracy, co jest niezbędne do prowadzenia eksperymentów.
Umieszczenie czegokolwiek wewnątrz systemu nie jest sprawą prostą. Dość zauważyć, na magnesy wywierany jest nacisk 500 ton, utrzymujący je razem, przepuszczany jest przez niego prąd o natężeniu 160 000 amperów, a w każdej minucie przez centrum systemu przelewa się ponad 13 000 litrów wody chłodzącej magnesy.
Do przeprowadzenia eksperymentów przy użyciu magnesu przygotowują się już chemicy, fizycy i biolodzy.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Chińskie próby szantażowania świata ograniczeniami dostaw metali ziem rzadkich doprowadziły nie tylko do zapowiedzi uruchomienia ich wydobycia w USA i Australii. Zwiększyły również zainteresowanie badaniami, których celem jest zmniejszenie wykorzystywania tego typu metali w produkcji.
Uczeni pracują obecnie nad nowymi nanostrukturalnymi magnesami, do stworzenia których potrzeba będzie mniej metali ziem rzadkich - w tym przypadku neodymu - niż obecnie. Przed specjalistami jeszcze sporo przeszkód do pokonania, jednak przedstawiciele GE Global Research twierdzą, że nowy materiał będzie gotowy za dwa lata. Dzięki temu świat będzie przygotowany na moment, w którym popyt na metale ziem rzadkich przekroczy ich podaż, co spowodowałoby gwałtowny wzrost cen.
Obecnie najsilniejsze magnesy wykorzystują neodym, żelazo i bor, a czasem dodaje się do nich dysproz oraz terb, które poprawiają ich właściwości. Trzy z tych metali - neodym, dysproz i terb - są dostarczane z Chin. Z jednej strony istnieje niebezpieczeństwo, że w pewnym momencie popyt na nie przewyższy podaż, a z drugiej - Chiny próbują wykorzystywać swój monopol do celów politycznych.
Jeśli nawet Chińczycy nie próbowaliby sztucznie ograniczać importu, to, jak przewiduje amerykański Departament Energii, najpóźniej do roku 2020 zapotrzebowanie na neodym przekroczy jego wydobycie. Wówczas nic nie będzie stało na przeszkodzie do rynkowego debiutu nowego materiału.
Sądzimy, że główną rolę z poradzeniu sobie z tym problemem będzie odgrywała technologia - mówi Steven Duclos z GE Global Research. A już teraz wiemy, że konieczne jest nowe podejście do problemu. Profesor George Hadjipanayis z University of Delaware, jeden z twórców magnesów neodymowych stwierdził, że gdy je opracowywano w latach 80. to uczeni mieli po prostu szczęście. Wówczas pracowano metodą prób i błędów - uczeni tworzyli stopy, badali ich właściwości i starali się je ulepszyć. Teraz takie podejście się nie sprawdzi, gdyż wydajność magnesów neodymowych przestała rosnąć, stwierdza Frank Johnson z GE. Jego zdaniem nadzieja leży w nowych nanokompozytach.
Nanokompozytowe magnesy mają składać się z nanoczęsteczek metali, które i dzisiaj są wykorzystywane do ich budowy. Mogą to być, na przykład. nanocząsteczki neodymu zmieszane z nanocząsteczkami żelaza. Taka budowa będzie miała dwie olbrzymie zalety. Po pierwsze, do budowy magnesu potrzeba będzie znacznie mniej neodymu. Po drugie, dzięki zjawisku wymiennego sprzężenia magnetycznego pomiędzy nanocząsteczkami różnych metali, ich właściwości magnetyczne będą lepsze niż suma właściwości metali. To z kolei pozwoli na tworzenie silniejszych magnesów niż obecnie. A to z kolei oznacza, że urządzenia wykorzystujące silniejsze magnesy mogą być mniejsze i lżejsze.
GE nie zdradza, jakich metali ma zamiar użyć do produkcji magnesów przyszłości. Wiadomo jedynie, że obecnie największym problemem jest opracowanie metod skalowania produkcji tak, by możliwe było wytwarzanie dużych magnesów. Na razie udaje się wyprodukować cienkie warstwy nanokompozytów o grubości liczonej w mikrometrach.
Innym problemem jest łączenie różnych nanocząsteczek w mieszaninie tak, by doszło do pojawienia się zjawiska sprzężenia.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jednym z największych problemów związanych z leczeniem raka jajnika jest zapobieganie powstawaniu przerzutów. Nowotwór ten może rozsiewać się wyjątkowo łatwo za pośrednictwem płynu krążącego wewnątrz otrzewnej. Naukowcy z Georgia Institute of Technology znaleźli jednak sposób na wybiórcze wydobycie komórek nowotworowych z tej cieczy i ochronę innych organów przed powstaniem przerzutu.
Opracowana metoda opiera się na wykorzystaniu magnetycznych nanocząstek. Zostały one przyłączone do peptydów (krótkich łańcuchów aminokwasowych) posiadających zdolność do wiązania receptora efryny A2 - jednego z białek, których nadmierną aktywność stwierdza się często w raku jajnika.
Zgodnie z założeniami nowej techniki, opracowanej przez zespół Kennetha E. Scarberry'ego, po okresie inkubacji pozwalającym na przyłączenie się terapeutycznych kompleksów do ich celów wewnątrz komórek wystarczy użyć magnesów, by wybiórczo wydobyć komórki nowotworowe z badanej próbki.
Skuteczność magnetycznych nanocząstek przetestowano dotąd na próbkach płynu otrzewnowego wyizolowanych od pacjentek cierpiących na raka jajnika. Z przeprowadzonych testów wynika, że osiągają one skuteczność wystarczającą do wydobycia komórek nowotworowych z badanego materiału. Potwierdzenie tych danych będzie jednak wymagało badań na pacjentkach, a nie tylko na pobranych od nich próbkach.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.