Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Grafen jako detektor pola magnetycznego w reaktorach termojądrowych
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z amerykańskich Ames National Laboratory i Iowa State University stoją na czele konsorcjum, które pracuje nad nowymi materiałami dla reaktorów fuzyjnych. Stworzenie odpowiednich materiałów to niezbędny krok, które mają umożliwić komercyjne wykorzystywanie energii z fuzji jądrowej. Badania prowadzone są w ramach programu CHADWICK (Creating Hardened And Durable fusion first Wall Incorporating Centralized Knowledge) ogłoszonego niedawno przez Advanced Research Projects Agency–Energy (ARPA-E).
Celem agencji jest promocja i finansowanie zaawansowanych badań nad technologiami pozyskiwania energii. Przed 2 miesiącami ARPA-E ogłosiła warty 30 milionów USD program CHADWICK, do którego zakwalifikowało się 13 projektów.
Jedną z głównych trudności w pozyskiwaniu energii w procesie fuzji jądrowej jest odpowiednie uwięzienie plazmy, w której odbywa się reakcja. Uwięziona plazma jest jak miniaturowe Słońce zamknięte w pojemniku, który musi wytrzymać oddziaływanie niezwykle wysokiej temperatury, silne promieniowanie i pola magnetyczne, a jednocześnie efektywnie przekazywać ciepło, które jest zamieniane w elektryczność.
Projekt CHADWICK skupia się na pierwszej ścianie reaktora, tej, która otacza plazmę uwięzioną za pomocą silnego pola magnetycznego. Pierwsza ściana składa się z dwóch warstw materiału. Ta wewnętrzna jest blisko plazmy, zewnętrzna pomaga przekazać energię do innych części reaktora.
Pierwsza warstwa musi być wytrzymała, odporna na pęknięcia i erozję. Nie może też być przez długi czas radioaktywna, by po wyłączeniu reaktora można było bezpiecznie przeprowadzić prace w jego wnętrzu. Nicolas Arbigay z Ames National Laboratory kieruje pracami nad udoskonaleniem pierwszej warstwy.
Głównym materiałem, jaki badamy, jest wolfram. Nie licząc węgla, a właściwie jego niektórych form – jak diament – ma on najwyższą temperaturę topnienia ze wszystkich pierwiastków, stwierdził uczony.
Jego laboratorium kupiło ostatnio specjalną platformę do wytwarzania i testowania nowych materiałów. Możemy robić proszki i odlewy różnych stopów, w tym czystego wolframu, wyjaśnia Argibay i dodaje, że w ciągu kilku najbliższych miesięcy laboratorium wzbogaci się w nowe urządzenia, które pozwolą na uzyskiwanie materiałów również w ilości wystarczającej do prowadzenia programów pilotażowych.
Ames Lab zainwestowało też w rzadki system pozwalający na badanie materiałów ogniotrwałych w temperaturze znacznie powyżej 1000 stopni Celsjusza i posiada jedyny w USA komercyjny system testowania takich materiałów w temperaturze do 1500 stopni. To niezwykle ważny element prac nad pierwszą ścianą reaktora fuzyjnego.
Materiał pierwszej ściany jest tym, co utrzymuje całość. Musi być wytrzymały. W ścianie muszą być zintegrowane różne elementy, jak kanały chłodzące, pozwalające na pozyskiwanie ciepła, wyjaśnia Jordan Tiarks. Pracuje on nad kolejnym aspektem reaktora fuzyjnego. Tiarks specjalizuje się w stalach ODS (stale dyspersyjnie umacniane tlenkami) przyszłej generacji. Stale ODS są wzbogacone ceramicznymi nanocząstkami, co poprawia ich właściwości mechaniczne i pozwala przetrwać wysokie promieniowanie. To, czego się dotychczas nauczyliśmy, chcemy wykorzystać do stworzenia nowego materiału, stopu bazującego na wanadzie, który będzie dobrze sprawdzał się w reaktorach fuzyjnych, mówi Tiarks.
Problem w tym, że wanad zachowuje się inaczej niż stal. Ma znacznie wyższą temperaturę topnienia i jest bardziej reaktywny. Nie można go łączyć z ceramiką, więc zespół Tiarksa szuka innych sposobów na tworzenie stopów wanadu. Wykorzystujemy gaz pod wysokim ciśnieniem, by rozbić roztopiony materiał na niewielkie kropelki, które gwałtownie schładzamy i uzyskujemy proszek. Tutaj nie możemy użyć żadnej ceramiki, stwierdza uczony. Dodatkowym problemem jest reaktywność wanadu. Już same proszki są bardzo reaktywne. Jeśli tworzymy z nich aerozol, mogą eksplodować. Na szczęście duża część metali tworzy cienką warstwę tlenu na takich cząstkach, która zapobiega kolejnym reakcjom. Ta warstewka chroni resztę cząstki przed dalszym utlenianiem się. Znaczna część prowadzonych przez nas badań polega na opracowaniu metod zapobiegania gwałtownym reakcjom. Jest to konieczne, by bezpiecznie używać proszku. Jednocześnie zaś nie możemy zbytnio ich utlenić, bo to negatywnie wpłynie na ich właściwości. Opracowanie odpowiednich metod przetwarzania sproszkowanych materiałów opartych na wanadzie pozwoli lepiej kontrolować strukturę drugiej warstwy pierwszej ściany reaktora.
Gdy już odpowiedni materiał zostanie uzyskany, jego testowaniem zajmie się zespół profesora Sida Pathaka z Iowa State University. Uczeni nałożą proszek na odpowiednie powierzchnie i będą badali przede wszystkim odporność tak stworzonych paneli na silne promieniowanie reaktora fuzyjnego. Uważają, że nowy materiał będzie bardziej odporny niż dotychczas używane. Jednak, jak zauważa uczony, negatywne skutki promieniowania ujawniają się w materiale ścian reaktora po 10-20 latach. Projekt badawczy będzie trwał 3 lata, więc nie jest możliwe odtworzenie odpowiednich warunków. Dlatego badania będą prowadzone w Ion Beam Laboratory, gdzie materiał będzie bombardowany za pomocą jonów, a nie neutronów, jakby to miało miejsce w reaktorze. Dodatkową zaletą jest fakt, że materiał potraktowany jonami nie będzie radioaktywny, co ułatwi badania. Z kolei negatywną stroną użycia jonów jest bardzo płytka penetracja. Uszkodzenia materiału pojawią się na głębokości 1-2 mikrometrów, więc ich badanie będzie wymagało użycia wyspecjalizowanych narzędzi.
Opracowanie komercyjnej fuzji jądrowej stawia przed nami jedne z największych wyzwań technologicznych naszych czasów, jednocześnie jednak niesie ze sobą obietnicę olbrzymich korzyści, w postaci nieograniczonego źródła czystej energii, podsumowuje Tiarks.
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.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zauważyłam sygnał, którego nikt wcześniej nie odnotował, mówi Jackie Villadsen, astronom z Bucknell University. Uczona w czasie weekendu analizowała w domu dane z radioteleskopu Karl G. Jansky Very Large Array gdy wpadła na coś, czego wcześniej nie zauważono. Wraz z Sebastianem Pinedą z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Boulder przystąpiła do dalszej analizy. I okazało się, że sygnał się powtarza.
Nadchodził on z gwiazdy YZ Ceti, położonej w odległości 12 lat świetlnych od Ziemi. Gwiazda posiada układ planetarny, a najbliższą jej planetą jest YZ Ceti b. Ma ona masę ok. 0,7 masy Ziemi, jej promień to 0,913 promienia Ziemi i okrąża gwiazdę macierzystą w ciągu zaledwie dwóch dni. Emisja sygnału ma miejsce w podobnej fazie obiegu planety, dlatego też Villadsen i Pineda proponują na łamach Nature Astronomy, że do emisji dochodzi w wyniku interakcji pomiędzy planetą a gwiazdą. A konkretnie w wyniku interakcji pomiędzy ich polami magnetycznymi. To zaś oznaczałoby, że skalista YZ Ceti b posiada pole magnetyczne, a to już ma olbrzymie znaczenie dla poszukiwania planet, na których może istnieć życie.
Nie wystarczy bowiem, że znajdziemy skalistą planetę podobną do Ziemi, która znajduje się w ekosferze swojej gwiazdy, czyli w takiej odległości, na której może istnieć woda w stanie ciekłym. Planeta powinna mieć też atmosferę, a do jej utrzymania i ochronienia przed negatywnym wpływem macierzystej gwiazdy niezbędne jest wystarczająco silne pole magnetyczne. Bez niego oddziaływanie gwiazdy obedrze planetę z atmosfery. Te badania nie tylko pokazują, że ta skalista planeta prawdopodobnie posiada pole magnetyczne, ale również opisują obiecującą metodą znalezienia większej liczby takich planet, mówi Joe Pesce z National Radio Astronomy Observatory.
Sygnał z pola magnetycznego planety, docierający do nas z odległości kilkunastu lat świetlnych, musi być bardzo silny. Już wcześniej naukowcy wykrywali pola magnetyczne pozasłonecznych olbrzymów wielkości Jowisza. Jednak wykrycie ich w przypadku niewielkich planet rozmiarów Ziemi jest trudne. Praca Villadsen i Pinedy to jednocześnie przepis na wyszukiwanie pól magnetycznych niewielkich planet. Okazuje się bowiem, że gdy taka planeta znajduje się bardzo blisko gwiazdy i posiada pole magnetyczne, to niejako „rzeźbi bruzdy” w polu magnetycznym gwiazdy. I powoduje, że gwiazda emituje jasne promieniowanie w zakresie radiowym.
Niewielki czerwony karzeł YZ Ceti i jego planeta YZ Ceti b to idealna para do tego typu badań. Planeta jest tak blisko karła, że obiega go w ciągu 2 dni. Dla porównania, obieg Merkurego wokół Słońca to 88 dni. Gdy plazma z YZ Ceti trafia na „magnetyczny pług” planety, dochodzi do jej interakcji z polem magnetycznym samej gwiazdy i wygenerowania sygnału radiowego, tak silnego, że można go zarejestrować na Ziemi. A siła tego sygnału pozwala nam zmierzyć siłę pola magnetycznego YZ Ceti b.
To dostarcza nam nowych informacji o środowisku wokół gwiazdy, czymś, co nazywamy pozasłoneczną pogodą kosmiczną, dodaje Pineda.
Jak wiemy z własnego doświadczenia, interakcja pomiędzy plazmą słoneczną i atmosferą Ziemi może doprowadzić do zakłóceń pracy satelitów a nawet urządzeń elektrycznych na samej Ziemi. Te same zjawiska odpowiadają za wspaniałe zorze polarne. Interakcja pomiędzy YZ Ceti b a jej gwiazdą również prowadzi do pojawienia się zorzy, z tą jednak różnicą, że jest to zorza na gwieździe. Tak naprawdę, to obserwujemy zorzę na gwieździe. To ta zarejestrowana emisja radiowa. Jeśli planeta ma atmosferę, to i na niej pojawia się zorza, mówi Pineda.
Rozwiązanie podane przez Villadsen i Pinedę jest najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem zarejestrowanych sygnałów radiowych. Autorzy badań mówią jednak, że sprawa nie jest ostatecznie rozwiązana. Potrzeba jeszcze sporo pracy, by ostatecznie udowodnić, że ten sygnał radiowy jest powodowany przez planetę, mówi Villadsen. Obecnie uruchamianych jest i planowanych wiele nowych radioteleskopów. Gdy ostatecznie udowodnimy, że za sygnałem stoi pole magnetyczne planety, będziemy mogli bardziej systematycznie badać tego typu zjawiska. Jesteśmy na początku drogi, dodaje Pineda.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Badanie wydarzeń opisanych w Biblii nie jest łatwym zadaniem. Wymaga zarówno analizy starożytnych dokumentów, jak i znalezisk archeologicznych. A wyniki takich prac często są niepewne. Grupa naukowców z Uniwersytetu w Tel Awiwie i Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie wykorzystała dane o ziemskim polu magnetycznym do zweryfikowania i ustalenia chronologii wydarzeń sprzed tysięcy lat. Uczeni skupili się na działaniach wojennych prowadzonych pomiędzy X a VI wiekiem przed Chrystusem, odtwarzając na potrzeby swoich badań zachowanie ziemskiego pola magnetycznego.
Zarówno z Biblii, jak i z innych bliskowschodnich tekstów, dowiadujemy się o kampaniach wojskowych prowadzonych na południu Lewantu przez Egipcjan, Aramejczyków, Asyryjczyków i Babilończyków. Dzięki badaniom archeologicznym znamy liczne warstwy ze śladami zniszczeń spowodowanych działaniami wojennymi. Niektóre z tych warstw udało się z dużą precyzją datować i powiązać je z wydarzeniami opisanymi w Biblii. Te warstwy posłużyły jako punkty odniesienia. Datowanie innych warstw budzi zaś spory.
Uczeni z Izraela przeprowadzili prace, których celem było uzgodnienie dat w 20 warstwach zniszczeń. Wykorzystali przy tym dane geomagnetyczne, a ich prace ułatwił fakt, że w tym czasie w badanym regionie dochodziło do licznych anomalii ziemskiego pola magnetycznego. Było ono nawet dwukrotnie bardziej intensywne od dzisiejszego i ulegało częstym zmianom. Takie krótkoterminowe zmiany ułatwiały zaś precyzję datowania.
Geofizycy, chcąc lepiej zrozumieć współczesne ziemskie pole magnetyczne, badają jego zmiany w czasie. Korzystają przy tym z materiałów archeologicznych zawierających minerały magnetyczne, które po podgrzaniu lub spaleniu utrwalają dane o polu magnetycznym w chwili pożaru.
Już w 2020 roku zrekonstruowali pole magnetyczne z 9 dnia miesiąca aw 586 roku p.n.e., kiedy to wojska Nabuchodonozora spaliły Pierwszą Świątynię. Teraz zrekonstruowali pole magnetyczne w 20 innych warstwach zniszczeń. Opierając się na podobieństwie bądź różnicy w intensywności i kierunku pola magnetycznego możemy albo potwierdzić, albo odrzucić hipotezę mówiącą, że konkretne miejsce zostało spalone podczas tych samych działań wojennych. Co więcej, stworzyliśmy krzywą zmian intensywności pola magnetycznego w czasie, którą można wykorzystać podobnie jak metodę datowania radiowęglowego, mówi Yav Vanknin z Instytutu Archeologii Uniwersytetu w Tel Awiwie.
Z Biblii dowiadujemy się, że Chazael, król Aramu, zdobył filistyńskie miasto Gat (2 Krl 12,18). Naukowcy zgadzają się co do tego, że wydarzenie to miało miejsce około 830 roku przed naszą erą. Dane pola magnetycznego z warstwy zniszczeń w Gat w wysokim stopniu zgadzają się z danymi z warstwy IV Tel Rehov, warstwy V Horvat Tevet i warstwy XIII Tel Zayit. To zaś sugeruje, że miejscowości te zostały zniszczone w tej samej aramejskiej kampanii wojskowej.
Jednocześnie udało się rozwiązać kontrowersję dotyczącą zniszczenia Tel Beth-Shean, ważnego miasta położonego 5 kilometrów od Tel Rehov. Prowadzący tam wykopaliska specjaliści wskazywali, że Beth-Shean zostało zniszczone przez faraona Szeszonka I (bibl. Szyszak) ok. 920 r. p.n.e. albo przez Chazaela pod koniec IX wieku p.n.e. Ostatnio zaczęli wskazywać na tę późniejszą datę. Jednak datowanie archeomagnetyczne Beth-Shean z 95% ufnością wskazuje, że do zniszczeń doszło przed 880 rokiem, a różnica między danymi z Gath, Rehov IV i Tevet V, a danymi z Beth-Shean wskazują, że pomiędzy zniszczeniami tych miejscowości upłynął jakiś czas.
Dane z Beth-Shean zgadzają się natomiast z danymi geomagnetycznymi warstwy VII Horvat Tevet i warstwy V Tel Rehov, gdzie w wyniku pożaru zniszczeniu ulegała unikatowa pasieka. Wcześniejsze datowanie radiowęglowe Horvat Tevet i Tel Rehov wskazuje, że do pożarów doszło tam pod koniec X lub na początku IX wieku przed Chrystusem. Zatem zniszczenia w Beth-Shean miały miejsce w tym samym czasie. To zaś uprawdopodabnia hipotezę, że miasta padły ofiarą wojsk Szoszenka I. O jego kampanii wspomina Biblia oraz relief z Karnaku, na którym Rehov i Beth-Shean są przedstawione jako jeńcy wojenni.
Ze źródeł biblijnych i asyryjskich wiemy, że w latach 733–732 p.n.e. król Asyrii Tiglat-Pileser III podbił północną część Królestwa Izraela. W czasie tej kampanii zniszczone zostały Bethsaida i Tel Kinnerot. Badania archeomagnetyczne potwierdziły, że do ich zniszczenia doszło w krótkim czasie. Z kolei w roku 701 p.n.e. inny władca Asyrii, Sennacheryb, podjął kolejną wyprawę. Biblia kilkukrotnie wspomina o zniszczonym wówczas Tel Lachish (warstwa III), co znajduje potwierdzenie w danych archeologicznych oraz asyryjskich reliefach. Według źródeł pisanych Asyryjczycy zniszczyli wówczas wiele innych miejscowości, jednak żadnego z nich dotychczas nie zidentyfikowano. Teraz uczeni z Tel Awiwu i Jerozolimy odkryli, że w tym samym czasie zniszczeniu uległy Tel Beersheba, Tel Zayit oraz Tell Beit Mirsim.
Gdy z Lewantu wycofali się Asyryjczycy, region ten kilkukrotnie był najeżdżany przez Babilończyków Nabuchodonozora II. Naukowcy sprzeczają się o datę zniszczenia filistyńskiego Ekron, ale zgadzają się, że miało ono miejsce podczas jednej z babilońskich kampanii pomiędzy rokiem 604 a 598 p.Chr. Ostatnio pojawiły się sugestie, że Ekron mogło zostać spalone w pamiętym 586 roku p.n.e. Wtedy to Babilończycy zniszczyli Jerozolimę i Pierwszą Świątynie, a wraz z nimi zakończyła się historia Królestwa Judy. Najnowsze badania pokazały jednak, ze dane pola magnetycznego ze zniszczonej Jerozolimy nie są zgodne z danymi z Ekron. Dane z Ekron zgadzają się zaś z danymi z Batash, a oba zestawy wskazują, że oba miasta spłonęły około 600 roku, co uprawdopodabnia początkowe datowanie mówiące o roku 604 p.n.e.
W tym kontekście interesująco wyglądają dane archeomagnetyczne z położonego na południe od Jerozolimy Tel Malhata. Z danych wynika, że miejscowość ta została zniszczona później od Jerozolimy. To zaś wskazuje, że armia Nabuchodonozora II była skoncentrowana na stolicy i nie interesował jej podbój innych terenów. Upadek Jerozolimy oznaczał koniec Królestwa Judy, a jego wschodnie i południowe peryferia zaczęły podupadać, w końcu zaś zostały zniszczone prawdopodobnie przed Edomitów lub innych nomadów. O rozpadającym się Królestwie Judy i zagrażającym mu Edomitach dowiadujemy się z Biblii i kilku ostrakonów.
Izraelscy badacze podkreślają, że ich krzywa intensywności pola magnetycznego może być bardzo użytecznym narzędziem do określania chronologii, szczególnie tam, gdzie datowanie radiowęglowe napotyka na ograniczenia. Aramejskie, asyryjskie i babilońskie kampanie wojenne miały miejsce w czasie, gdy pole magnetyczne miało wysoką intensywność i są dobrze oddzielone przez minima tego pola. To zaś może być użyteczne podczas datowania ważnego okresu w historii Lewantu, stwierdzają naukowcy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) wykazali, że opracowany przez nich system dostarczania sproszkowanego boru do reaktora fuzyjnego pozwala na bieżąco zabezpieczać ściany reaktora i zapobiegać pogarszaniu właściwości plazmy. Jej stopniowe zanieczyszczania wolframem jest szkodliwe dla całej reakcji i stanowi jedną przeszkód na drodze ku zbudowaniu praktycznego reaktora fuzyjnego.
Fuzja jądrowa to szansa na produkcję taniej, czystej i bezpiecznej energii. Wciąż jednak, z powodów licznych trudności technicznych, ludzkość nie potrafi zbudować reaktora fuzyjnego, który wytwarzałby więcej energii niż zostało do niego dostarczone i utrzymywał proces reakcji przez długi czas.
W reaktorach fuzyjnych – ich najbardziej rozpowszechnionym rodzajem jest tokamak – coraz częściej stosuje się wolfram. Pierwiastek ten jest bowiem bardzo odporny na wysokie temperatury. Plazma może jednak uszkadzać wolframowe ściany reaktora, co prowadzi do przenikania wolframu do plazmy i jej zanieczyszczenia. Bor chroni wolfram przed negatywnym oddziaływaniem i zapobiega jego przenikaniu do plazmy. Poza tym absorbuje niepożądane pierwiastki, jak np. tlen, które mogą przeniknąć do plazmy z innych źródeł. Pierwiastki te mogą prowadzić do schłodzenia plazmy i przerwania reakcji.
Potrzebowaliśmy sposobu na pokrywanie reaktora borem bez konieczności wyłączania pola magnetycznego tokamaka i nasz system to zapewnia, mówi Grant Bodner z PPPL. Eksperymenty prowadzono we W Environment in Steady-State Tokamak (WEST), którego operatorem jest francuska Komisja Energetyki Alternatywnej i Energii Atomowej (CEA). WEST – którego pierwsza litera nazwy pochodzi od symbolu chemicznego wolframu – to jeden z niewielu tokamaków którego ściany są całkowicie wykonane z wolframu. Ponadto jest to urządzenie charakteryzujące się rekordowo długimi czasami utrzymania reakcji. Został on wybrany jako miejsce eksperymentu również dlatego, że jego nadprzewodzące magnesy są zbudowane z materiału, który będzie wykorzystywany do budowy magnesów dla przyszłych reaktorów fuzyjnych.
Fuzja jądrowa (reakcja termojądrowa) to proces, który zachodzi na Słońcu. W jej ramach dochodzi do połączenia lżejszych pierwiastków w cięższy, a w procesie tym powstają duże ilości energii. Żeby przeprowadzić fuzję konieczne są bardzo wysokie temperatury. I właśnie te wysokie temperatury to poważny problem. Sięgają one milionów stopni i są zagrożeniem dla materiałów, z których zbudowany jest reaktor. Dlatego też odporny na wysokie temperatury wolfram pokrywa się chroniącym go borem. Jednak wewnątrz reaktora panują ekstremalne warunki i ochronna powłoka ulega zużyciu. Trzeba ją nakładać ponownie. Konieczne było zatem opracowanie sposobu na odtwarzanie powłoki bez konieczności częstego wyłączania reaktora. Wrzucanie boru do pracującego tokamaka jest jak sprzątanie mieszkania bez przerywania codziennych czynności. To bardzo pomocne, oznacza bowiem, że nie potrzebujesz przeznaczać dodatkowego czasu na sprzątanie, obrazowo wyjaśnia Alberto Gallo z CEA.
Opracowane przez Amerykanów urządzenie montuje się na górze tokamaka. Wykorzystuje ono precyzyjne aktuatory przesypujące proszek ze zbiorników do komory próżniowej tokamaka. Zastosowany mechanizm pozwala na dokładne ustawienie ilości i tempa wsypywania proszku. Urządzenie jest uniwersalne i może pracować też z innymi materiałami, nie tylko z borem. Przyda się więc też w inaczej zbudowanych reaktorach fuzyjnych. Może być ono bardzo użyteczne w przyszłości, mówi Bodner.
Wyniki eksperymentów zaskoczyły samych twórców urządzenia. Okazało się bowiem, że wsypywany bor nie tylko zabezpieczał wolfram. Zauważyliśmy, że gdy wrzucaliśmy proszek, zwiększał się stopień uwięzienia plazmy, dzięki czemu miała ona wyższą temperaturę, a to wspomagało reakcję, dodaje Bodner. Zjawisko to było szczególnie pomocne, gdyż dochodziło do niego bez pojawiania się niekorzystnego trybu pracy H-mode. To stan, w którym ma miejsce znaczny wzrostu uwięzienia plazmy, co grozi niestabilnością plazmy brzegowej (ELMs – Edge Localised Modes). ELMs prowadzą zaś do odprowadzania ciepła poza plazmę, co zmniejsza efektywność całej reakcji i grozi uszkodzeniem elementów reaktora. Możliwość uzyskania tak dobrego uwięzienia plazmy, jak w trybie H-mode, jednak bez wchodzenia w tryb H-mode i ryzyka pojawienia się ELMs, to świetna wiadomość, cieszy się Bodner.
W najbliższej przyszłości naukowcy planują eksperymenty, w ramach których chcą sprawdzić, ile z dostarczanego boru rzeczywiście tworzy powłokę ochronną na ścianach reaktora. Wiedza ta pozwoli na zoptymalizowanie pracy systemu dostarczania proszku. Określą też, kiedy należy dosypywać bor. Podkreślają, że ich systemu należy używać tylko, gdy jest to konieczne. Każde dodatkowe zanieczyszczenie, nawet bor, może zmniejszyć efektywność reaktora, gdyż plazma staje się mniej czysta. Dlatego też chcemy określić minimalną ilość boru, jaką musimy dodawać, by uzyskać pożądane efekty, wyjaśnia Bodner.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Gwiazdy neutronowe są źródłem najpotężniejszych pól magnetycznych we wszechświecie. Naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk donieśli właśnie, że satelita Insight-HXMT zaobserwował gwiazdę o najpotężniejszej indukcji magnetycznej na powierzchni. Z pomiarów wynika, że indukcja na powierzchni gwiazdy znajdującej się w układzie podwójnym Swift J0243.6+6124 wynosi gigantyczne 1,6 miliarda tesli. Dotychczasowy rekord, zmierzony w 2020 roku, wynosił 1 miliard tesli.
O tym, o jak olbrzymich wartościach mówimy niech świadczy fakt, że indukcja potężnych magnesów wykorzystywanych w akceleratorach cząstek czy reaktorach fuzyjnych wynosi kilkanaście tesli. A indukcja pola magnetycznego na powierzchni Ziemi to... 0,000065 tesli. Indukcja magnetyczna Swift J0243.6+6124 jest więc 24 biliony razy większa.
Wspomniany układ podwójny składa się z gwiazdy neutronowej oraz jej towarzysza. Potężna grawitacja gwiazdy neutronowej wyciąga z jej towarzysza gaz, który opada na gwiazdę neutronową, tworząc wokół dysk akrecyjny. Plazma z dysku akrecyjnego opada wzdłuż linii pola magnetycznego na powierzchnię gwiazdy, podążając do biegunów magnetycznych, gdzie wywołuje silne promieniowanie rentgenowskie emitowane w wąskich wiązkach wzdłuż biegunów magnetycznych. Jako że gwiazda się obraca, obserwator widzi pulsujące promieniowanie magnetyczne, stąd taki układ nazywa się pulsarem rentgenowskim.
Z wielu badań wiemy, że energia absorpcji linii promieniowania rentgenowskiego z takiego pulsara odpowiada indukcji magnetycznej na powierzchni gwiazdy neutronowej. Dzięki temu możemy mierzyć tę indukcję badając promieniowanie emitowane przez gwiazdę.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.