Pioneer of paleogenetics: Max Planck researcher Svante Pääbo
Nema ništa slično kao fuzijski reaktor za generiranje uzbuđenja. Nakon devet godina izgradnje i milijardu eura, znanstvenici Instituta za fiziku Max Plancka 10. prosinca pokrenuli su prvi vrući test uređaja za fuziju Wendelstein 7-X i stvorili plazmu helija koja je trajala desetinu sekunde i dosegla milijun stupnjeva Celzija. Ali još se nemojte previše navikavati. To je bio samo korak prema pripremi uređaja za njegovu pravu svrhu: proučavanje nuklearne fuzije s vodikovim plinom.
U redu, sad ste napumpani.
Fuzija je dugo bila zlatno tele za istraživanja nuklearne energije, pokazujući nuklearnu fisiju u svim kategorijama, osim izvedivosti. Fuzija proizvodi ogromnu količinu energije - to je, na kraju krajeva, isti proces koji pokreće sunce. Ali njegova moć čini da se s njome bori. Svaki do sada izgrađeni fuzijski reaktor trošio je više energije nego što je proizvodio. Rekord za snagu fuzije postavljen je 1997. godine: 16 megavata proizvedeno s ulaznom snagom od 24 megavata. Ali ako netko uspije okrenuti tu jednadžbu … Možete li reći jeftinu energiju bez ugljika?
Za razliku od manje sofisticiranog rođaka, fuzija ne proizvodi radioaktivni otpad. Ciklus dovoda vodika je manje problematičan od ciklusa opskrbe uranom. Da budemo pošteni, danas su najčešći izvori vodika ugljen i prirodni plin, ali se umjesto toga vodik može proizvesti elektrolizom.
Fisija i fuzija slični su u dva aspekta. Oboje iskorištavaju pretvaranje atoma jednog elementa u atome drugog elementa, a oba su se najprije koristila kao oružje. Debeli i mali dječak, fisijske bombe koje su pale na Hirošimu i Nagasaki 1945. godine, ustupile su se 1952. fuzijskim uređajima poput Ivy Mike. (Iako Ivy Mike nije izgrađena kao bomba, ubrzo su uslijedile termonuklearne bojevite glave s mnogo megatona u prinosu koji se može postići interkontinentalnom raketom.)
Fuzijska bomba bila je poznata kao H-bomba s razlogom: Neviđeno oslobađanje energije došlo je od fuzije atoma vodika. Istraživači za fuziju nastoje iskoristiti ovaj učinak za proizvodnju civilne energije. Ispada da je ovo izazov. Fuzija vodika na Zemljinoj površini zahtijevala bi temperature veće od milijun stupnjeva Celzija. Na tim temperaturama vodik i helij postaju plazma, četvrti oblik materije.
Ali što je, dovraga, plazma?
Ukratko, plazma je ionizirani plin. U plazmi se sve molekularne veze rastvaraju i elektroni napuštaju svoje atome domaćine. Plazme su vrlo vodljive jer imaju visoku gustoću nosača naboja, tj. Elektroni i ioni su slobodni da se kreću neovisno jedan o drugom kao odgovor na električno polje.
Iako sve ovo zvuči egzotično, plazme se redovito pojavljuju u našim životima. Svjetlost od munje i neonskih znakova dolazi od elektrona koji se rekombiniraju s ionima i tone u niže kvantne stanja, proces poznat kao spontana emisija. Neki plamenovi su dovoljno vrući da ioniziraju ispušne plinove, a plazma svjetiljke, plazma ekrani i elektrolučni zavarivači sve koriste plazmu.
Ali svi oni nemaju ništa na plazmi u fuzijskom reaktoru. Na milijun stupnjeva Celzija, atomi u fuzijskoj juhi su izrazito energetski. Ako nisu zatvoreni, otjerat će se, oštetiti aparat i ne spojiti se međusobno. Bez ograničenja, vjerojatno nikad ne bi dostigli milijun stupnjeva.
Zadržavanje je veliki izazov u istraživanju fuzije. Plazma se mora držati u zatvorenom prostoru i ne smije dirati stijenke fuzijske posude. Nepotrebno je reći da se posuda mora držati u visokom vakuumu. Wendelstein 7-X koristi 65 vakuumskih pumpi za održavanje tlaka na 0,000000001 milibara. (To je 0.000001 Paskala za vas ljubitelje SI-a.) Jedini realni način kojim se ograničava ionizirani plin na paklenim temperaturama je držati ga u magnetskom polju. I to je mjesto gdje stvari postaju stvarno zahtjevne.
Godinama je najpopularniji dizajn fuzijskog reaktora bio tokamak. U godinama prije nego su super-računala igrala šah, uništavala ljude u Jeopardyju i prekrivala proteine, znanstvenici su smislili pametne načine za proizvodnju ispravno oblikovanog magnetskog polja. U tokamaku, električna struja koja prolazi kroz parove plazme s vanjskim elektromagnetima stvaraju potrebno magnetsko polje.
Ne u Wendelsteinu 7-X. Ovdje, zaštitno polje dolazi isključivo od vanjskih supravodljivih elektromagneta. Istraživački je tim koristio superračunalo kako bi optimizirao oblik ovih magneta i eliminirao potrebu za plazma strujom. Ovaj stil fuzijskog reaktora poznat je kao stellarator.
Do sada nitko nije izgradio fuzijski reaktor koji proizvodi više energije nego što troši. Čak i Wendelstein 7-X, najveći reaktor stellaratorskog tipa na svijetu, izgrađen je u istraživačke svrhe, a ne za proizvodnju energije. Ali ako želite uložiti svoje nade u projekt fuzije, Wendelstein 7-X je dobro mjesto za početak. Pazite i na ITER, koji će biti najveći svjetski tokamak.
Ruski znanstvenici su pronašli način da koriste hladnu plazmu za liječenje rana
Istraživači s Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju otkrili su način korištenja hladne plazme kako bi razvili program terapije za rane koje se ne liječe.
'Željezna pesnica' zlikovac je želio igrati Dannyja Randa, pa zašto nije?
Lewis Tan, koji će odigrati negativca u Netflixu i Marvelovu nadolazeću Iron Fist, otkriva da je u početku želio igrati glavnu ulogu.
Znanost objašnjava kako kuhati smrznutu govedinu za savršenu večeru
Većina ljudi misli da stećak na roštilju znači da ga morate izvući iz zamrzivača i pustiti da se odmrzne cijeli dan prije nego što ga zapravo možete kuhati. No, znanstvenik za hranu Guy Crosby kaže da će se vaš odrezak pokazati jednako dobrim, ako ne i boljim, kada ga bacite na roštilj dok je još uvijek zamrznut.