Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Supergorące złoto nie uległo katastrofie. Badania pomogą w rozwoju fuzji jądrowej
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Fuzja jądrowa to obietnica czystego, bezpiecznego i praktycznie nieskończonego źródła energii. Badania nad nią trwają od dziesięcioleci i nic nie wskazuje na to, byśmy w najbliższym czasie mogli zastosować ją w praktyce. Naukowcy dokonują powolnych, mniejszych lub większych, kroków na przód w kierunku jej opanowania. Uczeni z University of Texas, Los Alamos National Laboratory i Type One Energy Group rozwiązali właśnie poważny problem, który od 70 lat nękał jeden z rodzajów reaktorów fuzyjnych – stellaratory – spowalniając prace nad nimi. Jego rozwiązanie przyda się również w udoskonaleniu tokamaków, innego – znacznie bardziej popularnego – projektu reaktora fuzyjnego.
Jednym z poważnych wyzwań stojących przed wykorzystaniem w praktyce fuzji jądrowej jest utrzymanie wysokoenergetycznych cząstek wewnątrz reaktora. Gdy takie wysokoenergetyczne cząstki alfa wyciekają, uniemożliwia to uzyskanie wystarczająco gorącej i gęstej plazmy, niezbędnej do podtrzymania reakcji. Inżynierowie opracowali złożone metody zapobiegania wyciekom za pomocą pól magnetycznych, jednak w polach takich występują luki, a przewidzenie ich lokalizacji i zapobieżenie im wymaga olbrzymich mocy obliczeniowych i wiele czasu.
Na łamach Physical Review Letters ukazał się artykuł, w którym wspomniani wcześniej naukowcy informują o opracowaniu metody 10-krotnie szybszego przewidywania miejsc pojawiania się luk, bez poświęcania dokładności.
Rozwiązaliśmy problem, który był nierozwiązany od 70 lat. Będzie to znaczący przełom w sposobie projektowania reaktorów, mówi profesor Josh Burry z University of Texas. W stellaratorach wykorzystywany jest układ cewek, za pomocą których generowane są pola magnetyczne. Nazywany jest on „magnetyczną butelką”. Miejsca występowania dziur w magnetycznej butelce można precyzyjnie przewidywać korzystając z zasad dynamiki Newtona. Jednak działanie takie wymaga olbrzymich ilości czasu i wielkich mocy obliczeniowych. Co więcej, by zaprojektować stellarator idealny konieczna byłaby symulacja setek tysięcy różnych projektów i stopniowe dostosowywanie do każdego z nich układu magnetycznej butelki.
By więc oszczędzić czas i pieniądze podczas obliczeń standardowo używa się teorii perturbacji, która daje wyniki przybliżone. Są one jednak znacznie mniej dokładne. Autorzy najnowszych badań podeszli do problemu w inny sposób, wykorzystując teorię symetrii.
Obecnie nie ma innego niż nasz teoretycznego sposobu na rozwiązanie kwestii uwięzienia cząstek alfa. Bezpośrednie zastosowanie zasad dynamiki Newtona jest zbyt kosztowne, a teoria perturbacji związana jest z poważnymi błędami. Nasza teoria jest pierwszą, która radzi sobie z tymi ograniczeniami, dodaje Burry.
Co więcej, nowa praca może pomóc też w rozwiązaniu podobnego, ale innego problemu występującego w tokamakach. W nich z kolei problemem są wysokoenergetyczne elektrony, które dziurawią osłony reaktora. Nowa metoda może pozwolić na zidentyfikowanie luk w polach magnetycznych, przez które elektrony wyciekają.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jezioro Żabińskie (Żabinki) na Pojezierzu Mazurskim w gminie Kruklanki dostarczyło niezwykle szczegółowych danych dotyczących temperatur w holocenie. Profesor Wojciech Tylmann i doktor Maurycy Żarczyński z Wydziału Oceanografii i Geografii Uniwersytetu Gdańskiego, we współpracy z kolegami z Niemiec i Szwajcarii przeprowadzili badania osadów jeziora, które pozwoliły im na zrekonstruowanie temperatur z ostatnich 10 800 lat.
Każda analizowana próbka reprezentowała okres 3 lat, dzięki czemu naukowcy byli w stanie śledzić dekadowe zmienności temperatury. Nasza rekonstrukcja jest jedną z nielicznych na świecie, która operuje tak wysoką rozdzielczością czasową, stwierdził prof. Tylmann.
Jezioro Żabińskie jest wyjątkowe. Odkładające się przez tysiąclecia warstwy osadów pozostały nienaruszone. Co więcej, wyraźnie widać w nich roczne przyrosty. Mamy tam naprzemienne warstwy jasną (odkłada się wiosną oraz latem i jest bogata w węglan wapnia) oraz ciemną (zdominowana przez szczątki organiczne, odkłada się jesienią i zimą). Dwie takie warstwy tworzą więc jeden rok.
Uczeni pobrali 20-metrowy rdzeń i skoncentrowali się na badaniu węglanu wapnia. Zainteresowali się właśnie nim, gdyż prowadzone od kilkunastu lat badania pokazały, że w Jeziorze Żabińskim istnieje zależność pomiędzy warunkami meteorologicznymi, a wytrącaniem się węglanu wapnia. Gdy spostrzeżenie to potwierdzono analizą za ostatnich 60 lat, stwierdzono, że węglan wapnia pozwoli zrozumieć historię jeziora.
Badania pokazały, że mediana wzrostu temperatur w ciągu ostatnich 90 lat wynosi 0,28 stopni Celsjusza na dekadę i jest najszybsza w całym badanym okresie. Obecne temperatury nie tylko są najwyższe od niemal 11 tysięcy lat, ale też mamy do czynienia z ich bezprecedensowo szybkim wzrostem.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Upały mogą przyspieszać biologiczne starzenie się u starszych osób, ostrzegają badacze z Uniwersytetu Południowej Kalifornii. Okazuje się bowiem, że osoby mieszkające w regionach, w których ma miejsce więcej bardzo gorących dni mają wyższy średni wiek biologiczny, niż mieszkańcy regionów, gdzie takie dni zdarzają się rzadziej.
Wiek biologiczny to wskaźnik, który pokazuje, jak nasz organizm funkcjonuje na poziomie molekularnym, komórkowym i systemowym. Jeśli nasz wiek biologiczny jest większy, niż wiek chronologiczny, jesteśmy narażeni na wyższe ryzyko zachorowań i śmierci. Nie od dzisiaj wiadomo, że ekstremalne fale upałów są powiązane z negatywnymi skutkami dla zdrowia i wyższym ryzykiem zgonu – szczególnie u osób starszych – jednak dotychczas nie było jasne, jak przekładają się one na wiek biologiczny.
Naukowcy z Kalifornii sprawdzili, jak zmienia się wiek biologiczny ponad 3600 Amerykanów. W badaniu wzięły osoby w wieku 56 lat i wyższym. Uczeni przez sześć kolejnych lat pobierali ich krew i badali zachodzące zmiany epigenetyczne. Analizowali je i określali wiek biologiczny każdego w zbadanych w momencie pobierania próbki. Następnie zmiany wieku biologicznego porównywali z danymi dotyczącymi wyjątkowo upalnych dni i ich liczby w miejscu zamieszkania badanych.
Uczeni odkryli, że istnieje silna korelacja pomiędzy liczbą wyjątkowo upalnych dni w roku, a przyspieszeniem biologicznego starzenia się. Było to widoczne także po wzięciu pod uwagę różnych czynników społecznych, ekonomicznych i demograficznych, jak styl życia, spożycie alkoholu, papierosów i inne czynniki.
Osoby mieszkające na obszarach, gdzie przez połowę roku temperatury sięgają 32 stopni Celsjusza lub więcej – jak na przykład mieszkańcy Phoenix w Arizonie – doświadczyły 14 dodatkowych miesięcy biologicznego starzenia się, w porównaniu z osobami, mieszkającymi na terenach, gdzie liczba takich upalnych dni jest mniejsza niż 10 w roku. Starzały się szybciej tylko z tego powodu, że mieszkały w bardziej ciepłym miejscu, mówi jedna z autorek badań, doktor Eun Young Choi.
Związek pomiędzy wyższymi temperaturami a szybszym biologicznym starzeniem się wykazały wszystkie trzy wykorzystane zegary epigenetyczne. Autorki podkreślają, że podczas badań wykorzystały indeks upału, którym posługuje się National Weather Service, gdyż bierze on pod uwagę nie tylko samą temperaturę powietrza, ale też jego wilgotność. Ma to olbrzymie znaczenie ze względu na tzw. temperaturę mokrego termometru. Niedawno okazało się bowiem, że upały są dla ludzi znacznie bardziej niebezpieczne, niż się dotychczas wydawało.
Naprawdę chodzi tutaj o kombinację temperatury i wilgotności. Szczególnie w odniesieniu do starszych osób, gdyż one nie pocą się w taki sam sposób jak młodsi. Z wiekiem nasza skóra coraz mniej efektywnie odprowadza nadmiar ciepła. Jeśli wówczas znajdujesz się w ciepłym wilgotnym miejscu, słabo się chłodzisz, wyjaśnia doktor Jennifer Ailshire.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed dziewięcioma dniami, 12 lutego, tokamak WEST z francuskiego centrum badawczego Cadarache utrzymał plazmę przez 1337 sekund, bijąc w ten sposób niedawny chiński rekord 1066 sekund. Ostatecznym celem tego typu badań jest opracowanie metod długotrwałego utrzymania plazmy oraz stworzenie materiałów zdolnych wytrzymania niezwykle wysokich temperatur i dawek promieniowania.
Badacze z CEA (Komisja energii atomowej), do którego należy Cadarache zapowiadają, że w najbliższych miesiącach znacząco zwiększą zarówno czas utrzymania plazmy, jak i jej temperaturę. Podczas rekordowego eksperymentu plazma w tokamaku była grzana falami radiowymi z pojedynczej anteny o mocy 2 MW. Badacze postawili sobie ambitny cel. Chcą zwiększyć moc grzewczą do 10 MW, wciąż utrzymując plazmę przez ponad 1000 sekund. Jeśli im się uda, będzie to odpowiadało uzyskaniu mocy rzędu gigawatów w dużych reaktorach, takich jak ITER. A to z kolei pozwoli sprawdzić żywotność wolframowych elementów wystawionych na oddziaływanie plazmy w tak ekstremalnych warunkach. Francuscy eksperci wchodzą w skład wielu zespołów pracujących nad opanowaniem fuzji jądrowej. Można ich spotkać przy projektach JT-60SA w Japonii, EAST w Chinach, KSTAR w Korei Południowej oraz, oczywiście, ITER.
Badania prowadzone we wspomnianych tutaj urządzeniach maja na celu opanowanie fuzji jądrowej i zapewnienie nam w przyszłości niezbędnej 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.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Punktem wyjścia dla szacowania poziomu antropogenicznego ocieplenia jest zwykle rok 1850, kiedy na wystarczająco dużą skalę prowadzono wiarygodne pomiary temperatury. Jednak w roku 1850 rewolucja przemysłowa trwała od dawna, więc przyjmując ten rok jako podstawę dla pomiarów, trudno jest mówić o wpływie człowieka na temperatury na Ziemi od czasów preindustrialnych. Andrew Jarvis z Lancaster University i Piers Forster z University of Leeds, wykorzystali rdzenie lodowe z Antarktyki do opracowania nowej osi referencyjnej temperatur w czasach przedprzemysłowych.
Uczeni przeanalizowali bąbelki powietrza zamknięte w rdzeniach lodowych i w ten sposób określili stężenie dwutlenku węgla w latach 13–1700. Następnie, zakładając liniową zależność pomiędzy koncentracją CO2 a temperaturami, obliczyli średnie temperatury panujące na Ziemi.
Z pracy opublikowanej na łamach Nature Geoscience dowiadujemy się, że od okresu przed 1700 roku do roku 2023 ludzie podnieśli średnią temperaturę na planecie o 1,49 (±0,11) stopnia Celsjusza. Dodatkową zaletą wykorzystanej metody jest niezależna weryfikacja obecnych szacunków. Z badań Jarvisa i Forstera wynika, że od roku 1850 wzrost temperatury wyniósł 1,31 stopnia Celsjusza. Dokładnie zgadza się to z dotychczasowymi ustaleniami, ale badania z rdzeni lodowych są obarczone mniejszym marginesem błędu.
Niektórzy eksperci uważają, że nowa metoda, chociaż sprawdza się teraz, może nie być przydatna w przyszłości. Nie wiemy bowiem, czy w nadchodzących dekadach liniowa zależność pomiędzy stężeniem dwutlenku węgla a temperaturą się utrzyma. Ich metoda bazuje na korelacji stężenia CO2 z antropogenicznym ociepleniem klimatu. Ta widoczna w przeszłości silna korelacja może być czystym przypadkiem i, w zależności od tego jak będą się układały proporcje CO2 i innych czynników w przyszłości, może się ona nie utrzymać, stwierdza Joeri Rogelj z Imperial College London.
Richard Betts z Met Office chwali nową metodę, zauważa, że może dostarczać ona lepszych danych na temat przeszłości, ale nie widzi potrzeby zmiany punktu odniesienia dla badań nad ociepleniem klimatu.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.