Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Bliżej fuzji jądrowej. Padł rekord utrzymania wysokotemperaturowej plazmy w tokamaku

Recommended Posts

Instytut Fizyki Plazmy Chińskiej Akademii Nauk poinformował o pobiciu rekordu utrzymania w tokamaku supergorącej plazmy. Urządzenie Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) utrzymało przez 1056 sekund plazmę o temperaturze 120 milionów stopni Celsjusza.

EAST ma na koncie kilka rekordów. W czasie 15 lat pracy udało mu się uzyskać prąd o natężeniu 1 megaampera, plazmę o temperaturze 160 milionów stopni, a teraz rekordowo długo utrzymano bardzo gorącą plazmę.

W tokamakach tryt i deuter są podgrzewane do bardzo wysokich temperatur. Przy około 150 milionach stopni Celsjusza powinno dojść do fuzji. Jednak samo jej rozpoczęcie to nie wszystko. Jeśli chcemy bowiem uzyskiwać z tokamaka energię elektryczną, reakcja musi się sama podtrzymywać, podobnie jak się to dzieje w Słońcu. Dlatego też zespoły naukowe w różnych tokamakach pracują nad wydłużeniem czasu utrzymania reakcji.

Chińczycy dokonali dużego postępu. Jeszcze na początku ubiegłego roku byli w stanie utrzymać plazmę o temperaturze 120 milionów stopni przez 101 sekund. Obecnie wydłużyli ten czas aż 10-krotnie.

Fuzja jądrowa – reakcja termojądrowa – to obiecujące źródło energii. Polega ona na łączniu się atomów lżejszych pierwiastków w cięższe i uwalnianiu energii w tym procesie. Taki proces produkcji energii na bardzo dużo zalet. Nie dochodzi do uwalniania gazów cieplarnianych. Na Ziemi są olbrzymie zasoby i wody i litu, z których można pozyskać, odpowiednio, deuter i tryt. Wystarczą one na miliony lat produkcji energii. Fuzja jądrowa jest bowiem niezwykle wydajna. Proces łączenia atomów może zapewnić nawet 4 miliony razy więcej energii niż reakcje chemiczne, takie jak spalanie węgla czy gazu i cztery razy więcej energii niż wykorzystywane w elektrowniach atomowych procesy rozpadu atomów.

Co ważne, w wyniku fuzji jądrowej nie powstają długotrwałe wysoko radioaktywne odpady. Te, które powstają są na tyle mało radioaktywne, że można by je ponownie wykorzystać lub poddać recyklingowi po nie więcej niż 100 latach. Nie istnieje też ryzyko proliferacji broni jądrowej, gdyż w procesie fuzji nie używa się materiałów rozszczepialnych, a radioaktywny tryt nie nadaje się do produkcji broni. Nie ma też ryzyka wystąpienia podobnych awarii jak w Czernobylu czy Fukushimie. Fuzja jądrowa to bardzo delikatny proces, który musi przebiegać w ściśle określonych warunkach. Każde ich zakłócenie powoduje, że plazma ulega schłodzeniu w ciągu kilku sekund i reakcja się zatrzymuje.

Najbardziej obiecującymi urządzeniami do przeprowadzania fuzji jądrowej są tokamaki. Ostatnio jednak poinformowano, że udało się pokonać poważne problemy, jakie trapiły alternatywną technologię – stellaratory – pojawiła się więc szansa, że tokamaki zyskają konkurencję i prace nad fuzją jądrową przyspieszą.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
21 godzin temu, Sławko napisał:

Trzymam kciuki za postępy w tej technologii.

 To ci ręce odpadną. Tam nic nie ma.

Radośnie ubzdurali sobie, że genezą procesów energetycznych na słońcu jest samonapędzająca się fuzja atomów. No i próbują tę radosną nowinę powtórzyć w laboratorium. Oczywistym jest, że to żadna geneza dla procesów, tylko konsekwencja innych procesów. Za chwilę Parker Solar Probe wleci w słońce i się okaże, że tam pod koroną zimno jest, żadnej fuzji tam nie ma. Zresztą to już wiadomo i tak bez tego. 


 

 

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 11.01.2022 o 14:06, l_smolinski napisał:

Radośnie ubzdurali sobie

No tak, a Ziemia jest płaska...

Share this post


Link to post
Share on other sites
52 minuty temu, Sławko napisał:

No tak, a Ziemia jest płaska...

Powiem krótko, zakładasz się ze mną  o 10 tyś $, że przez najbliższe 50 lat nie powstanie reaktor fuzyjny, który współczynnik zysku przekroczy 0.8 ? Możemy iść do notariusza i spisać zakład. Jak nie to na drzewo banany prostować spadaj. 

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 11.01.2022 o 14:06, l_smolinski napisał:

Za chwilę Parker Solar Probe wleci w słońce i się okaże, że tam pod koroną zimno jest, żadnej fuzji tam nie ma. Zresztą to już wiadomo i tak bez tego. 

No tak. Fuzja jest dużo głębiej, nawet jeśli mechanizm fuzji jest magiczny to i tak nasz aktualny model na kulkach i fotonach wydaje się prawidłowy. "Zewnętrznie" prawidłowy.

7 minut temu, l_smolinski napisał:

Jak nie to na drzewo banany prostować spadaj. 

A cóż się Kolega tak radykalizuje? Kolega ironią walczy (radośnie etc.), to i sarkazmem może oberwać.

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 minutę temu, Jajcenty napisał:

A cóż się Kolega tak radykalizuje? Kolega ironią walczy (radośnie etc.), to i sarkazmem może oberwać.

Jakiś zły dzień mam dzisiaj. Przepraszam. 

2 minuty temu, Jajcenty napisał:

No tak. Fuzja jest dużo głębiej, nawet jeśli mechanizm fuzji jest magiczny to i tak nasz aktualny model na kulkach i fotonach wydaje się prawidłowy.

No, tak mi chodziło o to, że to się samo nie napędza i podtrzymuje, a co za tym idzie osiągnięcie współczynnika skuteczności  1 jest niemożliwe. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, l_smolinski said:

No, tak mi chodziło o to, że to się samo nie napędza i podtrzymuje, a co za tym idzie osiągnięcie współczynnika skuteczności  1 jest niemożliwe. 

Dlaczego tak uważasz, jeśli w najpotężniejszej zdetonowanej Car-bombie o mocy 50 Mt współczynnik skuteczności podczas wybuchu termojądrowego przekroczył aż 32?

Edited by Qion

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, Qion napisał:

Dlaczego tak uważasz, jeśli w najpotężniejszej zdetonowanej Car-bombie o mocy 50 Mt współczynnik skuteczności podczas wybuchu termojądrowego przekroczył aż 32?

To są zupełnie inne procesy jak zapewne wiesz - nie ma co porównywać tego. Synteza wymaga więcej energii, prawdopodobieństwo zajścia syntezy jest mniejsze, zysk z syntezy też. Co więcej potrzeba innych (większych) warunków energetycznych, aby proces zainicjować i utrzymać. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 1/13/2022 at 10:55 PM, l_smolinski said:

To są zupełnie inne procesy jak zapewne wiesz - nie ma co porównywać tego. Synteza wymaga więcej energii, prawdopodobieństwo zajścia syntezy jest mniejsze, zysk z syntezy też. Co więcej potrzeba innych (większych) warunków energetycznych, aby proces zainicjować i utrzymać. 

Nic nie wskazuje, aby były to inne procesy. Ciśnienie wewnątrz Słońca 237 mld bar jest znacznie wyższe niż ciśnienie 5,3 mld bar powstałe w kompresowanym materiale podczas detonacji termojądrowej, a temperatura wewnątrz naszej gwiazdy też jest niemała bo około 15,4 mln K. To właśnie ciśnienie wewnątrz Słońca umożliwia przebieg procesów termojądrowych przy 6-7 krotnie niższej temperaturze wewnątrz niż 100 mln K podczas wybuchu bomby wodorowej.

Takie parametry pozwalają na syntezę cięższych pierwiastków niż wodór czy hel wewnątrz gwiazdy. Owszem powstały hipotezy tzw. ciemnych gwiazd, wewnątrz których anihilują cząstki i antycząstki ciemnej materii, lecz wiem, że nie należysz do zwolenników tej teorii. Poza tym gwiazdy te miałyby istnieć w początkowym etapie ewolucji wszechświata.

Edited by Qion

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 godziny temu, Qion napisał:

Nic nie wskazuje, aby były to inne procesy. Ciśnienie wewnątrz Słońca 237 mld bar jest znacznie wyższe niż ciśnienie 5,3 mld bar powstałe w kompresowanym materiale podczas detonacji termojądrowej, a temperatura wewnątrz naszej gwiazdy też jest niemała bo około 15,4 mln K. To właśnie ciśnienie wewnątrz Słońca umożliwia przebieg procesów termojądrowych przy 6-7 krotnie niższej temperaturze wewnątrz niż 100 mln K podczas wybuchu bomby wodorowej.

Zgoda, to co opisujesz ma sens i możliwe, że tak jest. No i sobie policz teraz ile energii potrzeba, aby takie ciśnienie utrzymać. Nikogo nie interesuje chwilowe ciśnienie powstałe podczas wybuchu, tylko jak je efektywnie utrzymać i nie tracić na to nie wiadomo ile energii. Ogólnie można się rozejść po tej krótkiej analizie :P . Nie do wdrożenia w warunkach ziemskich w sensowny sposób. Z technicznego punktu widzenia łatwiej dokopać się do naszego ziemskiego jądra i z stamtąd pozyskiwać energię - mając do dyspozycji 'lepsze' ciśnienie.      

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 10.01.2022 o 16:52, Sławko napisał:

Trzymam kciuki za postępy w tej technologii.

Długo będziesz trzymał, pewnie do śmierci - ale powodów do radości będziesz miał masę i często - bo newsów o postępach będzie więcej niż grzybów po deszczu.
Dramatycznie tego potrzebujemy - a jak czegoś potrzebujemy to media nam to dadzą :) przynajmniej do przeczytania.
Celowo media się mylą i wyolbrzymiają postępy.

 

10 godzin temu, Qion napisał:

To właśnie ciśnienie wewnątrz Słońca umożliwia przebieg procesów termojądrowych przy 6-7 krotnie niższej temperaturze wewnątrz niż 100 mln K podczas wybuchu bomby wodorowej.

Owszem. Ale odtworzenie tych warunków - jest bardzo energokosztowne nawet w mikroskali. Stąd próbujemy trochę nadrobić i warunki robimy mocno inne - ale to dalej jest energokosztowne.
A to nie chodzi o to żeby to zrobić i działało. To ma działać i być opłacalne. 
I tu się pojawia problem liczenia zysków.
Są dwa sposoby: energia uzyskana/energia potrzebna do uzyskania odpowiednich warunków - nawet nieźle idzie ale to tylko ciekawostka dla mediów.
cena energii uzyskanej/koszty nakładów (włącznie z amortyzacją, kosztem wynagrodzeń itd.) - i to jest to co nas może przed kryzysami energetycznym uchronić ale nas nie uchroni bo nadal jest źle.
To nie może działać tak że uruchomimy obok dwie elektrownie węglowe żeby jedna termojądrowa mogła działać dając tyle energii co te obie elektrownie. Bilans zero.
To lepiej nie uruchamiajmy niczego. - bo emisja z niczego jest mniejsza niż emisja z trzech elektrowni :)
Na razie do tego zera nam daleko ale wszyscy podnieceni jak nie wiem co.

W dniu 13.01.2022 o 22:55, l_smolinski napisał:

jeśli w najpotężniejszej zdetonowanej Car-bombie o mocy 50 Mt współczynnik skuteczności podczas wybuchu termojądrowego przekroczył aż 32?

Ale ten współczynnik jeśli chodzi o kryzys energetyczny to wiesz gdzie możesz sobie? :)
Qion pisał - cytowanie coś nie domaga.

Edited by thikim
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 hours ago, thikim said:

Ale ten współczynnik jeśli chodzi o kryzys energetyczny to wiesz gdzie możesz sobie? :)

Obecnie działające tokamaki są zbyt małe aby przekroczyć 100% granicę efektywności energetycznej ze względu na ograniczone możliwości wytworzenia odpowiednio silnego pola magnetycznego. Z tego względu powstał projekt olbrzymiego 500 MW reaktora fuzyjnego ITER, w którym utopiono dziesiątki miliardów euro, dającego przynajmniej matematyczne szanse na kilkukrotne przekroczenie granicznej wartości współczynnika skuteczności. Tak droga inwestycja, nawet jeśli spełni swoje oczekiwania, nie rozwiąże kryzysu energetycznego ze względu na olbrzymie koszty nakładów na jego budowę jak i utrzymanie w ruchu - erozja osłon reaktora wywołana promieniowaniem neutronowym. Z tego względu, głównie w USA brane są pod uwagę inne niż tokamaki rozwiązania efektywniejszych małych reaktorów rektorów kompaktowych, których technologia dopiero zaczyna raczkować.

Share this post


Link to post
Share on other sites

No wiesz, nie można od eksperymentalnego tworu wymagać ekonomii. Ekonomię buduje wiele kopii udanego projektu. Jednak na razie nic nie wskazuje żeby tę ekonomię można było osiągnąć.
A nie zapominajmy że mamy konkretny cel: pokonanie kryzysu energetycznego, który prędzej czy później nas dopadnie a nie zabawy w budowę tego czy tamtego.
Chociaż ropy, gazu itp. mamy dużo więcej niż szacowano przed laty - to jednak nadejdzie ten dzień kiedy ich zabraknie.
Na razie dopadły nas na razie interesy różnych lobby, mediów, polityków i naukowców.

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 15.01.2022 o 21:36, thikim napisał:
W dniu 10.01.2022 o 16:52, Sławko napisał:

Trzymam kciuki za postępy w tej technologii.

Długo będziesz trzymał, pewnie do śmierci - ale powodów do radości będziesz miał masę i często

Być może nie dożyję uruchomienia pierwszego reaktora, który będzie dawał więcej energii niż pobiera. Ale powód do radości będę miał dopiero wtedy, gdy tego dożyję. Drugi powód do radości pojawi się, gdy takie coś zostanie wybudowane w Polsce, więc z tym „masę i często” trochę przesadziłeś, bo naliczyłem ich 2 :D

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 15.01.2022 o 11:03, Qion napisał:

Ciśnienie wewnątrz Słońca 237 mld bar jest znacznie wyższe niż ciśnienie ...

Swoją drogą, to są głupoty ogólnie. Skąd to radosne założenie, że materia w jądrze gwiazd czy planet jest poddana jakiemuś olbrzymiemu ciśnieniu?

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 godzin temu, l_smolinski napisał:

Skąd to radosne założenie, że materia w jądrze gwiazd czy planet jest poddana jakiemuś olbrzymiemu ciśnieniu?

Możesz sprawdzić empirycznie wybierając się na wycieczkę np. na dno Rowu Mariańskiego w samym tylko akwalungu plus butle z tlenem. Po przekroczeniu pewnej głębokości odczujesz na własnym organizmie (i nawet Rów Mariański do tego nie jest potrzebny, wystarczą dużo płytsze akweny).

Edited by darekp
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 godziny temu, darekp napisał:

Możesz sprawdzić empirycznie wybierając się na wycieczkę np. na dno Rowu Mariańskiego w samym tylko akwalungu plus butle z tlenem

Nie.

Nawet z jakąś cudowna mieszanką  gazową (czysty tlen zatruje go już na dwunastu m, azot w powietrzu truje od 30m głębokości) nie odczuje, bo ciało mamy nieściśliwe, a te pustki (płuca, zatoki) wypełnia przecież gaz o ciśnieniu równym zewnętrznemu podawany z butli.

 

4 godziny temu, darekp napisał:

(i nawet Rów Mariański do tego nie jest potrzebny, wystarczą dużo płytsze akweny).

Tak.

Już na jednym metrze  głębokości odczuje (płetwonurkowie maja na to sposoby) nacisk na błonę bębenkową, a poniże dwóch ona mu pęknie, woda błędnik zaleje, który  zaszaleje i w głowie się zakręci.

13 godzin temu, l_smolinski napisał:

Swoją drogą, to są głupoty ogólnie. Skąd to radosne założenie, że materia w jądrze gwiazd czy planet jest poddana jakiemuś olbrzymiemu ciśnieniu?

Skoro na Ziemi samo powietrze naciska na ciebie z siłą 10 ton/m.kw, to w środku Słońca musi być  trochę więcej.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, 3grosze napisał:

bo ciało mamy nieściśliwe, a te pustki (płuca, zatoki) wypełnia przecież gaz o ciśnieniu równym zewnętrznemu podawany z butli

Tak dla wyjaśnienia, ja sobie wyobraziłem, że skoro l_smolinski neguje wzrost ciśnienia z głębokością (czy czymś tam tego rodzaju, nie wiem jaka jest terminologia w przypadku np. Słońca), to nie będzie miał nic przeciwko temu, żeby butla mu podawała pod wodą gaz o ciśnieniu atmosferycznym. Takie rozumowanie nie wprost w gruncie rzeczy.

A jeśli chodzi o kwestię, czy odczuje/nie odczuje, to już pewnie trzeba by doprecyzować mnóstwo szczegółów, bo - zgaduję - pewnie nawet nikt do tej pory nie wymyślił mieszanki gazów i butel nurkowych nadających się do nurkowania na głębokości 10 km (z ciśnieniem gazu równoważącym panujące tam ciśnienie wody). 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, darekp napisał:

skoro l_smolinski neguje wzrost ciśnienia z głębokością (czy czymś tam tego rodzaju, nie wiem jaka jest terminologia w przypadku np. Słońca), to nie będzie miał nic przeciwko temu, żeby butla mu podawała pod wodą gaz o ciśnieniu atmosferycznym.

Abstrahując od zgody smolinskiego: przy ciśnieniu atmosferycznym podawanym przez automat oddechowy, to jego mięśnie oddechowe zaprotestują;) już na głębokości 30cm. Aby była możliwość wykonania wdechu pod wodą, ciśnienie podawanego gazu musi być równe ciśnieniu zewnętrznemu.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, 3grosze napisał:

mięśnie oddechowe zaprotestują;) już na głębokości 30cm.

Fakt, potwierdzam, sprawdzałem własną autopsją. Próbowałem oddychać pod wodą przez rurę od odkurzacza - 1.5 metra, nie więcej. Zdołałem wziąć dwa płytkie oddechy, trzeciego już prawie wcale. Przypłaciłem to zakwasami w przeponie, a byłem w tym czasie (15lat) w życiowej formie ;)

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 28.01.2022 o 06:37, darekp napisał:

Możesz sprawdzić empirycznie wybierając się na wycieczkę np. na dno Rowu Mariańskiego w samym tylko akwalungu plus butle z tlenem.

Po co obnosisz się ze swoją głupotą? Pytałem o jądro a nie płaszcz planety/gwiazdy.  Weźmy sobie to na rozumek ameby. Tutaj mały rysunek:

https://1drv.ms/b/s!AmFa0kRzOo1Y71YSaYfebqTuX-Yt

Spójrzmy na rozkład pola grawitacyjnego dla materii A1 i A2 (podzielona planeta na połowę :) ).

Przecież na A3  (jądro) działają pola z A1 i A2 o przeciwnych zwrotach nie ma mowy o jakimś ciśnieniu olbrzymim przecież to się wszystko niweluje  - atomy rozłożone w jednej linii na średnicy obiektu. Skąd ten absurdalny pomysł że A3 - jądro planety jest poddane jakiemuś olbrzymiemu ciśnieniu? Skoro materie A1 i A2 ciągną w swoją stronę. Tam jest dokładnie 0. 

 

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites

To "oczywista oczywistość", że natężenie pola grawitacyjnego maleje z głębokością (także w płaszczu planety) i w środku jądra spada do zera. Ale z tego nie wynika, że ciśnienie tak się zachowuje. Ciśnienie w jakimś punkcie planety wynika z tego, że "coś" (jakaś siła) musi równoważyć ciężar słupa materii nad tym punktem (zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona) i w jądrze planety jest nadal ta sama sytuacja, że materia nad jądrem ma niezerowy (i olbrzymi w przypadku planet, gwiazd) ciężar.

Używając Twojego rysunku: ciśnienie stosunkowo słabo zależy od pola grawitacyjnego A3, wartość ciśnienia wynika z tego, z jaką siłą A1 i A2 z dwóch stron ściskają A3.

Edited by darekp
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

14 godzin temu, darekp napisał:

i w środku jądra spada do zera. Ale z tego nie wynika, że ciśnienie tak się zachowuje. Ciśnienie w jakimś punkcie planety wynika z tego, że "coś" (jakaś siła) musi równoważyć ciężar słupa materii nad tym punktem (zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona) i w jądrze planety jest nadal ta sama sytuacja, że materia nad jądrem ma niezerowy (i olbrzymi w przypadku planet, gwiazd) ciężar.

Oglądałeś kiedyś gradient takiego ciśnienia? Przecież on też je w drugą stronę. Zwrot grawitacji w jedną, zwrot ciśnienia w drugą?

Brzmi to tak radośnie, że zaraz uwierzę w antygrawitację. 

Abstrahuję tu teraz od sił elektrostatycznych i elektromagnetycznych w umownym jądrze, które też robią swoje.

Chyba nie znasz definicji ciężaru. Wymagane jest do niej pole grawitacyjne g, G. Które wynosi tam 0, jak przyznajesz.

https://pl.wikipedia.org/wiki/Siła_ciężkości

Sorki, ale sam zaprzeczasz sobie. Jeżeli g,G spada do zera to nie ma ciężaru. Chyba że mówisz o jakimś innym ciężarze.

A co z prawem Hooke'a? Jest istotne czy nie w naszym kontekście?  

https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Hooke’a

Powiem na poziomie ameby znowu, księżyc powoduje pływy? Czy w związku z tym ciśnienie w słupie wody zmalało? 
   

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, l_smolinski napisał:

Powiem na poziomie ameby znowu, księżyc powoduje pływy? Czy w związku z tym ciśnienie w słupie wody zmalało?

Ależ z faktu iż w centrum planety czy gwiazdy wynikowe ciążenie jest zerowe wnosisz że nie ma żadnej siły spajającej - byle kometa powinna podzielić nasze Słonko na pół, a to sprzeczne z doświadczeniem. Siły pływowe mogą zmielić czy rozerwać, ale do tego trzeba ciut innych warunków.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W jednym z laboratoriów na Imperial College London odtworzono wirujący dysk plazmy, z tych, jakie otaczają czarne dziury i tworzące się gwiazdy. Eksperyment pozwala lepiej modelować procesy, zachodzące w takich dyskach, a naukowcy mają nadzieję, że dzięki temu dowiedzą się, jak rosną czarne dziury i powstają gwiazdy.
      Gdy materia zbliża się do czarnej dziury, jest rozgrzewana i staje się plazmą, czwartym stanem materii składającym się z naładowanych jonów i wolnych elektronów. Zaczyna też się obracać, tworząc dysk akrecyjny. W wyniku obrotu powstają siły odśrodkowe odrzucające plazmę na zewnątrz, jednak siły te równoważy grawitacja czarnej dziury.
      Naukowcy chcą poznać odpowiedź na pytanie, w jaki sposób czarna dziura rośnie, skoro materia – w formie plazmy – pozostaje na jej orbicie. Najbardziej rozpowszechniona teoria mówi, że niestabilności w polu magnetycznym plazmy prowadzą do pojawienia się tarcia, plazma traci energię i wpada do czarnej dziury.
      Dotychczas mechanizm ten badano za pomocą ciekłych wirujących metali. Za ich pomocą sprawdzano, co dzieje się, gdy pojawi się pole magnetyczne. Jednak metale te zamknięte są w rurach, co nie oddaje w pełni swobodnie poruszającej się plazmy.
      Doktor Vincente Valenzuela-Villaseca i jego zespół wykorzystali urządzenie Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments (MAGPIE) do stworzenia wirującego dysku plazmy. Za jego pomocą przyspieszyli osiem strumieni plazmy i doprowadzili do ich zderzenia, w wyniku czego powstała obracająca się kolumna plazmy. Odkryli, że im bliżej środka, tym plazma porusza się szybciej. To ważna cecha dysków akrecyjnych.
      MAGPIE generuje krótkie impulsy plazmy, przez co w utworzonym dysku dochodziło tylko do jednego obrotu. Jednak liczbę obrotów będzie można zwiększyć wydłużając czas trwania impulsów plazmy. Przy dłużej istniejących dyskach możliwe będzie też zastosowanie pól magnetycznych i zbadanie ich wpływu na plazmę. Zaczynamy badać dyski akrecyjne w nowy sposób, zarówno za pomocą Teleskopu Horyzontu Zdarzeń, jak i naszego eksperymentu. Pozwoli nam to przetestować różne teorie i sprawdzić, czy zgadzają się one z obserwacjami, mówi Valenzuela-Villaseca.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Physical Review Letters.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zaledwie kilka tygodni po tym, jak National Ignition Facility doniosło o przełomowym uzyskaniu w reakcji termojądrowej większej ilości energii niż wprowadzono jej do paliwa, największy projekt energii fuzyjnej – ITER – informuje o możliwym wieloletnim opóźnieniu. International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) to międzynarodowy projekt, w ramach którego na południu Francji powstaje największy z dotychczas zbudowanych reaktorów termojądrowych. Ma to być reaktor eksperymentalny, który dostarczy około 10-krotnie więcej energii niż zaabsorbowana przez paliwo. Dla przypomnienia, NIF dostarczył jej 1,5 raza więcej.
      Budowa ITER rozpoczęła się w 2013 roku, a w roku 2020 rozpoczęto montaż jego reaktora, tokamaka. Pierwsza plazma miała w nim powstać w 2025 roku. Jednak Pietro Barabaschi, który od września jest dyrektorem projektu, poinformował dziennikarzy, że projekt będzie opóźniony. Zdaniem Barabaschiego, rozpoczęcie pracy reaktora w 2025 roku i tak było nierealne, a teraz pojawiły się dwa poważne problemy. Pierwszy z nich, to niewłaściwe rozmiary połączeń elementów, które należy zespawać, by uzyskać komorę reaktora. Problem drugi to ślady korozji na osłonie termicznej. Usunięcie tych problemów "nie potrwa tygodnie, ale miesiące, a nawet lata", stwierdził menedżer. Do końca bieżącego roku poznamy nowy termin zakończenia budowy reaktora. Barabaschi pozostaje jednak optymistą i ma nadzieję, że opóźnienia uda się nadrobić i w roku 2035 reaktor będzie – jak się obecnie planuje – pracował z pełną mocą.
      Fuzja jądrowa – czyli reakcja termojądrowa – to obiecujące źródło energii. Polega ona na łączeniu się atomów lżejszych pierwiastków w cięższe i uwalnianiu energii. To proces, który zasila gwiazdy. Taki sposób produkcji energii na bardzo wiele zalet. Nie dochodzi tutaj do uwalniania gazów cieplarnianych. Jest ona niezwykle wydajna. Proces łączenia atomów może zapewnić nawet 4 miliony razy więcej energii niż reakcje chemiczne, takie jak spalanie węgla czy gazu i cztery razy więcej energii niż wykorzystywane w elektrowniach atomowych procesy rozpadu atomów.
      Co ważne, w wyniku fuzji jądrowej nie powstają długotrwałe wysoko radioaktywne odpady. Te, które powstają są na tyle mało radioaktywne, że można by je ponownie wykorzystać lub poddać recyklingowi po nie więcej niż 100 latach. Nie istnieje też ryzyko proliferacji broni jądrowej, gdyż w procesie fuzji nie używa się materiałów rozszczepialnych, a radioaktywny tryt nie nadaje się do produkcji broni. W końcu, nie ma też ryzyka wystąpienia podobnych awarii jak w Czernobylu czy Fukushimie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańscy eksperci z National Ignition Facility poinformowali o uzyskaniu z fuzji jądrowej wyraźnie więcej energii niż wprowadzono w paliwo. Uzyskano tym samym punkt tzw. breakeven. Po kilkudziesięciu latach badań pojawiła się realna nadzieja na uzyskanie niemal niewyczerpanego źródła czystej energii.
      Fuzja jądrowa – czyli reakcja termojądrowa – to obiecujące źródło energii. Polega ona na łączeniu się atomów lżejszych pierwiastków w cięższe i uwalnianiu energii. To proces, który zasila gwiazdy.  Taki sposób produkcji energii na bardzo wiele zalet. Nie dochodzi tutaj do uwalniania gazów cieplarnianych. Na Ziemi są olbrzymie zasoby i wody i litu, z których można pozyskać paliwo do fuzji jądrowej, deuter i tryt. Wystarczą one na miliony lat produkcji energii. Takiego luksusu nie mamy ani jeśli chodzi o węgiel czy gaz ziemny, ani o uran do elektrowni atomowych. Tego ostatniego wystarczy jeszcze na od 90 (według World Nuclear Association) do ponad 135 lat (wg. Agencji Energii Atomowej). Fuzja jądrowa jest niezwykle wydajna. Proces łączenia atomów może zapewnić nawet 4 miliony razy więcej energii niż reakcje chemiczne, takie jak spalanie węgla czy gazu i cztery razy więcej energii niż wykorzystywane w elektrowniach atomowych procesy rozpadu atomów.
      Co ważne, w wyniku fuzji jądrowej nie powstają długotrwałe wysoko radioaktywne odpady. Te, które powstają są na tyle mało radioaktywne, że można by je ponownie wykorzystać lub poddać recyklingowi po nie więcej niż 100 latach. Nie istnieje też ryzyko proliferacji broni jądrowej, gdyż w procesie fuzji nie używa się materiałów rozszczepialnych, a radioaktywny tryt nie nadaje się do produkcji broni. Nie ma też ryzyka wystąpienia podobnych awarii jak w Czernobylu czy Fukushimie. Jednak fuzja jądrowa to bardzo delikatny proces, który musi przebiegać w ściśle określonych warunkach. Każde ich zakłócenie powoduje, że plazma ulega schłodzeniu w ciągu kilku sekund i reakcja się zatrzymuje.
      Fuzja jądrowa jest od wielu dekad przedmiotem zainteresowania naukowców na całym świecie. Problem w tym, że aby pokonać siły elektrostatyczne odpychające od siebie atomy potrzeba albo ekstremalnie wysokich temperatur, albo potężnych impulsów laserowych. To zaś wymaga budowy olbrzymich, bardzo skomplikowanych i kosztownych instalacji.
      Istnieją różne pomysły na przeprowadzeni fuzji jądrowej, a najpopularniejszym z nich jest próba wykorzystania tokamaków. Optymalna temperatura, w której dochodzi do reakcji połączenia się deuteru z trytem w tokamaku wynosi od ok. 100 do ok. 200 milionów stopni Celsjusza. Tak rozgrzana materia znajduje się w stanie plazmy. Trzeba ją uwięzić w jakiejś niematerialnej pułapce. Może być nią np. silne pole magnetyczne. I to właśnie rozwiązanie stosowane jest w tokamakach i będzie je wykorzystywał słynny budowany we Francji reaktor badawczy ITER. Uwięzienie jest konieczne zarówno dlatego, by plazma się nie rozpraszała i nie chłodziła, jak i dlatego, by utrzymać ją z dala od ścian reaktora, które zostałyby uszkodzone przez wysokie temperatury.
      Innym pomysłem jest zaś inercyjne uwięzienie plazmy. Z tej technologii korzysta właśnie National Ignition Facility (NIF). NIF otwarto w 2009 roku w w Kalifornii. To laboratorium badawcze, w którym zespół 192 laserów skupia wiązki na niewielkiej kapsułce zawierającej paliwo. Jest ono zgniatane prze światło lasera, a zapłon następuje w wyniku transformacji promieniowania laserowego w promieniowanie rentgenowskie. To efekt prac prowadzonych od dziesięcioleci. W latach 60. zespół fizyków z Lawrence Livermore National Laboratory – do którego należy NIF – pracujący pod kierunkiem Johna Nuckollsa, wysunął hipotezę, że zapłon fuzji jądrowej można by uzyskać za pomocą laserów. Właśnie poinformowano, że 5 grudnia bieżącego roku uzyskano długo oczekiwany zapłon.
      Zapłon ma miejsce, gdy ciepło z cząstek alfa powstających w wyniku fuzji termojądrowej w centrum kapsułki z paliwem jest w stanie przezwyciężyć efekt chłodzący wywołany m.in. stratami promieniowania rentgenowskiego czy przewodnictwem elektronowym, zapewniając samopodtrzymujący mechanizm ogrzewania i gwałtowny wzrost ilości uzyskanej energii, czytamy na stronach NIF. Podczas eksperymentu do paliwa dostarczono 2,05 megadżula (MJ) energii, a w wyniku reakcji uzyskano 3,15 MJ.
      Zapłon uzyskano w niewielkim cylindrze zwanym hohlraum, wewnątrz którego znajdowała się kapsułka z paliwem. Wewnątrz niej energia światła laserowego zmieniła się w promieniowanie rentgenowskie, doszło do kompresji kapsułki, jej implozji i pojawienia się wysokotemperaturowej plazmy, wewnątrz której panowało wysokie ciśnienie.
      To ważny krok, jednak zanim do naszych domów popłynie czysta energia uzyskana drogą fuzji jądrowej, musimy nauczyć się uzyskiwać wielokrotnie więcej energii niż kosztowało nas doprowadzenie do reakcji. Do tego zaś potrzeba wielu naukowych i technologicznych przełomów. Ich osiągnięcie może potrwać całe dekady.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W National Ignition Facility dokonano przełomowego kroku na drodze ku uzyskiwaniu energii z fuzji jądrowej. Po raz pierwszy w historii w tego typu systemie udało się uzyskać porównywalną ilość energii jak ta, która została zaabsorbowana przez paliwo podczas inicjowania reakcji. Jednak do uzyskania większej ilości energii niż włożono do całego systemu jeszcze daleka droga. Ostatni eksperyment wykazał też, że naukowcom z Lawrence Livermore National Laboratory udało się zwiększyć wydajność systemu o cały rząd wielkości.
      Przełom dokonał się, gdy cząsteczki alfa, jądra helu powstałe w wyniku fuzji deuteru i trytu, oddały swoją energię do paliwa, zamiast, jak zwykle, wydostać się z niego. Ta dodatkowa energia przyspieszyła fuzję, prowadząc do jeszcze większej produkcji cząsteczek alfa. Taki samonapędzający się mechanizm to początek fuzji jądrowej.
      Najnowszy eksperyment został bardzo szczegółowo zaprojektowany tak, by nie doszło do pęknięcia plastikowych osłon, w których znajduje się paliwo. Prawdopodobnie to właśnie degradacja osłoń spowodowała, że poprzednie eksperymenty były nieudane. Osiągnięcie celu było możliwe dzięki zmodyfikowaniu impulsu laserowego, za pomocą którego paliwo jest kompresowane.
      W National Ignition Facility używa się 192 laserów, które kompresują miniaturowe pigułki z paliwem deuterowo-trytowym do tego stopnia, iż w wyniku fuzji jądrowej dochodzi do uwolnienia dodatkowej energii. Kapsułki mają średnice mniejszą niż połowa średnicy ludzkiego włosa. Wewnątrz znajdują się tryt i deuter, które przez mniej niż miliardową część sekundy zostają poddane olbrzymiemu ciśnieniu i temperaturze.
      Obecnie naukowcy starają się wykorzystać dwie różne koncepcje rozpoczęcia fuzji jądrowej. Jedna, z której korzysta National Ignition Facility, zakłada użycie laserów do skompresowania paliwa i utrzymania go na miejscu za pomocą inercyjnego uwięzienia. Z kolei w Europie próbuje się innego podejścia. W Joint European Torus w Wielkiej Brytanii oraz w reaktorze ITER we Francji próbuje się utrzymać plazmę na miejscu za pomocą uwięzienia magnetycznego.
      Celem wszystkich tych prac jest rozpoczęcie fuzji jądrowej i uzyskanie z niej energii.
      Po dziesiątkach latach badań i niezwykle powolnego rozwoju techniki fuzji jądrowej w końcu udało się uzyskać nadmiarową energię. Przełom dokonany w otwartym w 2009 NIF powinien bardziej przychylnie nastawić doń krytyków tego eksperymentu. Warto przypomnieć, że NIF bił rekordy impulsu i uzyskanej mocy laserowej. Duże koszty związane z utrzymaniem NIF skłoniły jednak Kongres USA do podjęcia decyzji, iż ośrodek ma w większym niż wcześniej stopniu zajmować się badaniami nad bronią jądrową. To jednak, jak widzimy, nie przeszkodziło w osiągnięciu sukcesu na pierwotnym polu zainteresowań NIF.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Grupa amerykańskich, brytyjskich i japońskich badaczy pracujących w National Ignition Facility (NIF) odkryła, że pokrycie cewką magnetyczną cylindra zawierającego paliwo wodorowe podnosi temperaturę paliwa i trzykrotnie zwiększa wydajność reakcji. To kolejny krok ku kontrolowanej praktycznej reakcji termonuklearnej.
      National Ignition Facility otwarto w 2009 roku. To laboratorium badawcze, w którym zespół 192 laserów skupia wiązki na niewielkiej kapsułce zawierającej wodór, wykorzystując technikę inercyjnego uwięzienia plazmy. To alternatywny wobec znanych tokamaków, sposób na fuzję jądrową. Już w 2014 roku z systemu uzyskano więcej energii niż weń włożono. Natomiast w sierpniu ubiegłego roku udało się osiągnąć uzysk energii rzędu 1,3 MJ i poinformowano, że naukowcy z NIF są bliżej zainicjowania stabilnej samopodtrzymującej się reakcji termojądrowej niż ktokolwiek inny. Od tamtej pory eksperci z NIF próbują powtórzyć swoje osiągnięcie, ale wciąż im się to nie udało. Niedawno na przykład odkryli, że jony w reaktorze fuzyjnym zachowują się inaczej, niż wynika z obliczeń.
      Grupa fizyków z NIF, poszukując przyczyny niepowodzeń, przeanalizowała starsze prace naukowe i zauważyła w nich coś intrygującego. Autorzy niektórych z nich twierdzili, że przeprowadzone symulacje komputerowe wykazały, iż zamknięcie cylindra z paliwem w polu magnetycznym powinno znacznie zwiększyć produkcję energii. Postanowiono więc sprawdzić, czy tak jest w rzeczywistości.
      Jednak do przeprowadzenia eksperymentów konieczna była modyfikacja samego cylindra. Jest on zbudowany ze złota. Umieszczenie go w silnym polu magnetycznym spowodowałoby pojawienie się silnego prądu elektrycznego, który rozerwałby cylinder. Dlatego też uczeni zbudowali nowy cylinder, ze stopu złota i tantalu. Zmienili też paliwo w kapsułce z wodoru na jeden z jego izotopów, deuter. Następnie całość zapakowali w cewkę i wystrzelili wiązki laserowe. Zastosowanie zewnętrznego osiowego pola magnetycznego o natężeniu 26 tesli [...] zwiększyło temperaturę jonów o 40%, a uzysk neutronów o 3,2 razy, czytamy w Physical Review Letters.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...