Теги → атомный
Быстрый переход

Мир нуждается в атомной энергии: на подходе более безопасные и компактные реакторы

Усиливающийся контроль за немыслимыми объёмами выбросов оксида углерода, образующегося в результате неполного сгорания ископаемого топлива, требует активного использования альтернативных источников энергии. В этом отношении ни солнечные, ни ветровые, ни речные электростанции не могут по эффективности затрат конкурировать с атомной энергетикой. Однако её развитие сильно затормозилось в конце прошлого века из-за ряда крупных аварий и риска тяжёлых экологических последствий. Но благодаря развитию технологий опасность может быть значительно уменьшена.

Президент Картер покидает АЭС Три-Майл-Айленд 1 апреля 1979 года

Президент Картер покидает АЭС Три-Майл-Айленд 1 апреля 1979 года

Коммерческие реакторы десятилетиями использовали в качестве топлива маленькие гранулы диоксида урана, уложенные внутри длинных цилиндрических стержней из сплава циркония. Цирконий позволяет нейтронам, образующимся в результате деления атомов, легко проходить сквозь стержни, погружённые в воду внутри активной зоны реактора, обеспечивая самоподдерживающуюся тепловую ядерную реакцию.

Но если цирконий перегревается, он вступает в реакцию с водой и производит водород, который может привести ко взрыву. Этот сценарий послужил причиной двух из трёх самых тяжёлых аварий на реакторах в мире: потенциальный взрыв и частичное плавление в 1979 году на Три-Майл-Айленд в США, а также взрывы и выброс радиации на Фукусиме-1 в Японии в 2011 году. Чернобыльская авария 1986 года произошла по причине неправильной конструкции и эксплуатации реактора.

Разрушенный 4-й энергоблок Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года

Такие производители, как Westinghouse Electric Company и Framatome, ускоряют разработку так называемого аварийно-выносливого топлива, которое с меньшей вероятностью перегревается, а при наступлении этого состояния почти не будет выделять водород. В некоторых вариантах циркониевая оболочка имеет покрытие, чтобы минимизировать реакции. В других цирконий и даже диоксид урана заменены другими материалами.

Преимуществом данных технологий является возможность модернизации существующих реакторов при сравнительно небольшом вмешательстве. Поэтому они могут быть введены в эксплуатацию в течение следующего десятилетия, если результаты проводящегося ныне тестирования внутри ядра реактора окажутся успешными и удовлетворят надзирающие органы. Сообщается также, что новые виды топлива позволят станциям работать более эффективно и сделают атомную энергетику ещё более конкурентоспособной, что немаловажно, учитывая всё более активное освоение возобновляемых источников энергии.

Развитие атомной энергетики в США сильно затормозилось, в России и вовсе сложно назвать индустриальную отрасль, которая после раздела СССР не претерпела бы тяжёлый спад. Тем не менее, сегодня именно Россия является одной из ведущих стран в области атомной энергетики, ведя агрессивное соревнование с Китаем. Подобные разработки могли бы быть востребованы этими странами.

АЭС «Тяньвань» — самый крупный объект российско-китайского сотрудничества. Энергоблоки № 1 и №2 построены русскими специалистами в 2007 году

АЭС «Тяньвань» — самый крупный объект российско-китайского сотрудничества. Энергоблоки № 1 и № 2 запущены в 2007 году

Россия внедряет иные меры безопасности. Последние построенные государственной компанией «Росатом» станции внутри страны и за рубежом имеют усовершенствованные пассивные системы безопасности, которые могут подавлять перегрев, даже когда станция обесточена и охлаждающая жидкость не может активно циркулировать. Westinghouse и другие компании тоже встраивают функции пассивной безопасности в свои обновлённые проекты. Производители также экспериментируют с моделями четвёртого поколения, в которых вместо воды используется жидкий натрий или расплавленная соль для передачи тепла от деления атомов, что исключает возможность избыточного выделения водорода. Как сообщается, Китай намерен в этом году подключить к своей энергосистеме испытательный реактор с гелиевым охлаждением.

В США недостаток постоянного глубокого геологического хранилища отработанного ядерного топлива долгое время тормозило развитие отрасли. Но политические настроения могут меняться. Весной этого года внезапно более дюжины законодателей США предложили меры по возобновлению лицензирования хранилища ядерных отходов в горе Юкка в Неваде, сооружённого в 1987 году. Тем временем сенатор от Аляски Лиза Мурковски (Lisa Murkowski) выступает за разработку малогабаритных модульных реакторов в Национальной лаборатории штата Айдахо. Росатом тоже производит небольшие реакторы, которые могут транспортироваться, использоваться на ледоколах или подводных лодках. Ряд западных государств заключили предварительную сделку с NuScale Power в Орегоне на производство дюжины модульных реакторов. Улучшенное топливо и развитие направления компактных реакторов могут сыграть большую роль в возрождении атомной энергетики.

Плавучая АЭС «Академик Ломоносов» способна вырабатывать до 70 МВт электроэнергии

Плавучая АЭС «Академик Ломоносов» способна вырабатывать до 70 МВт электроэнергии

Навигационные атомные часы NASA DSAC отправят в космос 24 июня

Атомные часы для навигации в дальнем космосе (Deep Space Atomic Clock, DSAC), разработанные специалистами Лаборатории реактивного движения Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), вскоре будут отправлены в космос.

Устройство будет отправлено на спутнике Orbital Test Bed, который будет доставлен на орбиту вместе с двумя десятками других военных, правительственных и исследовательских спутников на борту ракеты SpaceX Falcon Heavy 24 июня 2019 года.

Часы DSAC предназначены для установки на борту космического корабля с целью расчёта его местоположения и маршрута, используя сигналы, которые они получают с Земли без надобности отправки данных обратно. Другими словами, это устройство позволит космическому кораблю самостоятельно определять направление полёта.

Данная технология также может быть использована для создания сети, подобной GPS, например, на Марсе, с помощью размещения на орбите планеты нескольких космических аппаратов, оснащённых DSAC. Кроме того, с её помощью можно будет улучшить технологию GPS, которую используют на Земле.

Любые атомные часы должны быть очень точными, чтобы их можно было использовать для такого рода навигации. В ходе наземных испытаний атомные часы DSAC оказались в 50 раз более стабильными, чем атомные часы на спутниках системы GPS.

Тестирование DSAC на орбите продлится около года. Если подтвердится стабильность их работы в космосе, это будут одни из самых точных часов во Вселенной.

Швейцария намерена распрощаться с ядерной энергетикой в ближайшем будущем

Возобновляемые источники энергии для многих стран кажутся приоритетным направлением развития энергетической отрасли. В угоду «зелёному» электричеству медленно, но уверенно сворачивают деятельность не только откровенно грязные угольные тепловые электростанции, но и считающиеся образцово чистыми атомные. Все страны Евросоюза, кроме Польши и Греции, взяли обязательство не начинать строительство новых угольных ТЭС после 2020 года. Власти же Швейцарии решили полностью отказаться и от «мирного атома», целиком и полностью сконцентрировавшись на продвижении в массы альтернативной энергетики.

actu.epfl.ch

actu.epfl.ch

Швейцарская АЭС Мюлеберг мощностью 390 МВт

Утверждённый правительством Швейцарии план развития «Энергетическая стратегия — 2050» был одобрен гражданами страны посредством местного референдума. Около 58 % населения поддержало проект по сворачиванию деятельности функционирующих АЭС и запрет на строительство новых атомных станций. Заполнить неминуемую брешь в энергосистеме Швейцарии после поочерёдного вывода из неё АЭС власти рассчитывают при помощи ГЭС и возобновляемых источников — за счёт строительства солнечных электростанций, ветроустановок. 

twitter.com

twitter.com

Живописная дамба швейцарского водохранилища Мовуазен, построенная для гидроэлектростанции Фионнай 

На данный момент чётко прописанного графика с указанием сроков отключения энергоблоков пяти швейцарских АЭС, запуск которых состоялся в период с 1969 по 1984 гг., пока не сформирован. Но уже в январе 2018 года к работе над формированием такого документа должны будут приступить в Министерстве. 

План «Энергетическая стратегия — 2050» обоснован вынужденными мерами для отрасли ввиду ужесточения мер безопасности при строительстве АЭС после инцидента на «Фукусима-1», что делает новые объекты не слишком рентабельными для государства, а также обеспокоенности швейцарцев на фоне аварии японской АЭС за своё здоровье, жизнь и окружающую среду.

Первая в мире гражданская атомная субмарина появится в России

У России в скором времени может появиться первая в мире атомная подводная лодка гражданского назначения. Об этом сообщает сетевое издание «РИА Новости», ссылаясь на заявления руководителя проектной группы направления физико-технических работ Фонда перспективных исследований Виктора Литвиненко.

Фотографии с сайта Министерства обороны Российской Федерации

Фотографии с сайта Министерства обороны Российской Федерации

Субмарина, как ожидается, будет применяться прежде всего для поиска полезных ископаемых подо льдами Арктики. Судно сможет брать на борт экипаж в составе 40 человек, а время автономного плавания будет достигать 90 суток.

Вместо пусковых установок подводная лодка получит роботизированные комплексы с автономными необитаемыми подводными аппаратами, которые будут обеспечивать сейсморазведку. Отмечается, что это уникальные технологические решения, которые помогут решать серьёзные задачи по освоению шельфа.

Подводный комплекс сейсморазведки разработан ЦКБ «Рубин». Длина подводной лодки составит 135,5 метра, ширина — 14,4 метра. Субмарина сможет погружаться на глубину до 400 метров, а скорость будет достигать 12,6 узла (около 23 км/ч).

По словам господина Литвиненко, сейчас заканчивается аванпроектирование комплексов по заказу Фонда перспективных исследований. О сроках реализации проекта ничего не сообщается. 

Российские учёные создают модель миниатюрного атомного источника питания

Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ разрабатывают модель миниатюрного радиоизотопного источника питания, который в перспективе может найти самое широкое применение — от ядерных батарей сверхмалых размеров для питания микро- и наноэлектромеханических систем до кардиостимуляторов, микро-роботов различной специализации и назначения.

Исследования свойств наноразмерных объектов вызывают в настоящее время повышенный интерес ввиду растущей тенденции к миниатюризации, особенно в области наноэлектроники. Современные достижения в сфере создания микро- и наноэлектромеханических систем, объединяющих в одном устройстве наноэлектронику и механические элементы, такие как приводы, насосы или двигатели, могут быть перспективны для использования в качестве микроскопических физических, биологических или химических датчиков. Но существуют трудности: так, одним из сдерживающих факторов массового внедрения подобных устройств является проблема создания миниатюрных источников питания.

Российские учёные исследуют возможность создания радиоизотопных, или атомных батарей. В таких источниках энергия радиоактивного распада метастабильных элементов — атомных ядер — преобразуется в электричество. Исследователи выделяют две основные сложности при разработке подобных элементов. Первой является создание собственно радиоизотопного источника микронных размеров. В настоящее время термоэлектрическое преобразование общепризнано одной из самых коротких цепочек преобразования энергии ядерного распада в электрическую, и соответственно, потенциально имеет меньшее количество источников энергетических потерь. Отсюда возникает вторая задача по проблеме исследований — создание высокоэффективного термоэлектрического материала для преобразования энергии ядерного распада в электрическую.

Модель миниатюрного радиоизотопного источника питания на основе: (I) – радиоизотопный источник микронных размеров на примере Th-228; (II) – термоэлектрический элемент на основе наноструктурированной пленки, состоящей из нанокластеров золота

Модель миниатюрного радиоизотопного источника питания на основе: (I) – радиоизотопный источник микронных размеров на примере Th-228; (II) – термоэлектрический элемент на основе наноструктурированной пленки, состоящей из нанокластеров золота

Исследователи проводят работы по созданию высокоэффективного термоэлектрического материала на основе наноструктурированной плёнки, состоящей из наноразмерных кластеров металлов (~1 нм). В такой структуре отсутствует фононная передача тепла, так как фононы заперты внутри наноразмерных металлических кластеров, а в образце сохраняется близкая к металлической электронная проводимость, которая обеспечивается перколяционными эффектами. На основе наноструктурированной плёнки, содержащей наноразмерные кластеры металла, будут созданы и изучены высокоэффективные термоэлектрические преобразователи энергии альфа- и бета-распада радиоактивных ядер в электричество. 

Немецкие физики разработали самые точные в мире часы

Известно, что точность — вежливость королей. И если бы монархический строй в Германии добрался до наших дней, то именно немецкий король имел бы средство и весомый аргумент для того, чтобы полностью соответствовать данному выражению. А стало бы это возможным благодаря работе немецких физиков, объявивших о создании самых точных из существующих на сегодня в мире часов. 

Оптические атомные часы, разработанные американскими учёными из лаборатории JILA Science при Колорадском университете в Боулдере, до недавнего момента характеризовались минимальной погрешностью и считались эталоном точности. Однако согласно опубликованной в издании Physical Review Letters и на сайте непосредственно самого учебного заведения информации, новые оптические атомные часы, созданные в Национальном физико-техническом институте Германии, превосходят по точности измерения предшественника.

play.google.com

play.google.com

В сравнении с классическими цезиевыми атомными часами рассматриваемое устройство-рекордсмен выделяется значительно возросшей точностью, что стало возможным при измерении частоты колебаний одного единственного иона такого химического элемента, как иттербий. Физики, выступившие в роли авторов проекта, уверяют, что в ближайшем будущем определение секунды в системе СИ будет пересмотрено, а базой для переосмысленной «новой секунды» станут именно оптические атомные часы.

О сверхточности упомянутых оптических атомных часов говорит их погрешность измерения, составляющая 3·10-18. Это означает, что корректировать отклонившееся на одну секунду значение времени придётся не чаще, чем раз в несколько десятков миллиардов лет. Для сравнения, принятый учёными возраст планеты Земля равен «всего» 4,54 млрд лет, а возраст Вселенной — примерно 13,8 млрд. 

Видео дня: изготовление корпуса реактора «ВВЭР-1200»

Ядерная энергетика многими странами рассматривается в качестве ключевого и наиболее перспективного направления энергетической отрасли. Аналогичного мнения, исходя из текущего вектора развития, придерживаются и в правительстве Российской Федерации. Подтверждением этому является недавний запуск четвёртого блока Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах модели «БН-800» (цифры в названии означают номинальную электрическую мощность реактора).

Несмотря на все озвучиваемые преимущества реакторов на быстрых нейтронах, строительство энергоблоков на их основе не получило должного распространения. Зарубежные аналоги с натриевым теплоносителем или функционировали как исключительно экспериментальные установки, или к текущему моменту времени оказались выведенными из эксплуатации по тем или иным причинам, как это случилось с японским «Мондзю» и французским «Суперфениксом». А дата запуска индийского PFBR-500, которая изначально была намечена на 2012 год, вот уже третий год кряду переносится на более поздний срок.

sdelanounas.ru

sdelanounas.ru

Самым же распространённым типом реактора в РФ является водо-водяной энергетический реактор (ближайший зарубежный условный аналог, конструктивно схожий с «ВВЭР» — реактор типа «PWR»). Всего в мире эксплуатируется 54 реактора «ВВЭР», из которых 19 единиц с электрической мощностью от 210 до 1000 МВт находятся на территории России. При этом на Ростовской АЭС ведётся строительство ещё одного «энергоблока-тысячника» с реактором «ВВЭР-1000», что позволит станции в итоге генерировать около 4 ГВт электрической мощности. 

В рамках проекта сооружения атомных станций с усовершенствованными реакторами «ВВЭР» по программе АЭС-2006, над которой работают специалисты «Росэнергоатом», ЗАО «Атомстройэкспорт», РНЦ «Курчатовский институт» и ряда других организаций, планируется в ближайшие несколько лет осуществить ввод в эксплуатацию принципиально новых энергоблоков. В дополнение к существенно модернизированной системе безопасности увеличится и номинальная мощность реактора с первоначальных 1000 МВт до 1200 МВт, а также возрастёт до 60 лет срок службы подобного энергоблока. 

Обновлённые и форсированные вариации классического «ВВЭР-1000» появятся на двух возводящихся в данный момент АЭС —Нововоронежской АЭС-2 и Ленинградской АЭС-2. Согласно первоначальному плану ввод первого энергоблока «ВВЭР-1200» Ленинградской АЭС-2 должен был состояться в прошлом году, однако строительство несколько выбилось из графика. Второй же блок с аналогичным реактором в теории должен приступить к генерации электроэнергии в 2017 году. 

ОАО «Атомэнергомаш», участвующее в создании «ВВЭР-1200», опубликовало на YouTube ролик, демонстрирующий процесс изготовления корпуса для реактора «ВВЭР-1200». Смонтированный видеоматериал, съёмка эпизодов для которого велась на протяжении трёх лет, показывает технические нюансы при работе с конструкцией подобной сложности и отдельные этапы её производства.

В России к 2017 году создадут атомную батарейку с зарядом на 50 лет

Российские инженеры из ФГУП «Горно-химический комбинат», входящего в состав госкорпорации «Росатом», готовы построить первый опытный образец так называемой «ядерной батарейки» уже к 2017 году, приводит слова генерального директора ФГУП ГХК Петра Гаврилова информационное агентство ТАСС.

Генеральный директор ФГУП ГХК Гаврилов Пётр Михайлович

Генеральный директор ФГУП ГХК Гаврилов Пётр Михайлович

Источником энергии в таком аккумуляторе станет радиоактивный изотоп никеля «никель-63», который обеспечит продолжительность автономной работы электронных устройств на протяжении почти 50 лет. Принцип работы атомной батареи заключается в бета-вольтаическом эффекте, который в определённой степени является аналогом фотоэлектрического эффекта, но при этом электронно-дырочные пары в кристаллической решётке полупроводника образуются под воздействием не фотонов, а быстрых электронов (бета-частиц).

Никель-63 получают при помощи процедуры облучения в реакторе мишеней из никеля-62, на что, по словам Гаврилова, уйдёт примерно год. В настоящий момент мишени уже получены в Железногорске (Красноярский край), а никель-63 будет наработан к концу 2016 года.

Важно отметить, что кроме большой продолжительности автономной работы (для сравнения: современные кардиостимуляторы с использованием плутония-238 имеют срок службы не более 10 лет), аккумуляторы на основе никеля-63 обладают компактными размерами — примерно в 30 раз меньше в сравнении с габаритами литий-ионных источников питания. При этом, как утверждается, они абсолютно безопасны для человека, так как производят слабое бета-излучение, которое к тому же поглощается внутри самой батареи и, следовательно, не выходит наружу.

Эти преимущества делают использование атомных батарей крайне привлекательным во многих сферах — от космической индустрии до медицины, то есть преимущественно в наукоёмких и высокотехнологических отраслях. А вот ждать появления подобных технологий в коммерческих продуктах, например, мобильных телефонах, в ближайшее время не стоит, поскольку себестоимость производства одной такой батарейки может достигать 4,5 млн рублей. Столь высокая цена объясняется сложностью получения изотопов никеля-63 — соответствующими возможностями в РФ обладают лишь три предприятия.

Атомные батареи могут стать реальностью

Старые электронные часы могли работать более года, используя одну маленькую батарейку. Но современные электронные устройства настолько многофункциональны, что проблема малой ёмкости современных аккумуляторов стоит в полный рост. Если смартфоны и планшеты имеют достаточно много места в корпусе, то компактная электроника вроде «умных» часов страдает от нехватки ёмкости особенно сильно, что существенно сдерживает рост её популярности. С другой стороны, футурологи пятидесятых — шестидесятых годов вовсю рисовали картины «светлого атомного будущего», где автомобили не нуждаются в заправке, а аккумуляторы — в зарядке.

Ford Nucleon: таким видели автомобиль будущего наши предки

Ford Nucleon: таким видели автомобиль будущего наши предки

Возможно, это будущее не совсем потеряно. Учёным из Университета Миссури удалось достичь существенного прогресса в области создания «атомных батареек». Не стоит пугаться, речь вовсе не идёт о карманном ядерном реакторе. Создание такого реактора на данном этапе развития технологий невозможно. Принципом действия батарея, созданная в стенах университета, очень напоминает обычные солнечные панели, но если процесс, протекающий в последних, называется «фотовольтаикой», то в описываемой разработке имеет место «бетавольтаика», то есть поглощение полупроводниковым устройством бета-излучения. 

Так работает «бета-батарея»

Так работает «бета-батарея»

Нельзя сказать, что бета-излучение безвредно, но, в отличие от гамма-излучения, оно представляет собой поток заряженных частиц и имеет сравнительно небольшой пробег, около двух метров в воздухе и порядка десяти миллиметров в тканях тела. Но достаточно двух-трёх миллиметров алюминия или пары сантиметров органического стекла, чтобы полностью экранировать такой поток. В конструкции «атомной батарейки» используется электрод из диоксида титана, покрытый слоем платины, вода и источник бета-излучения. В качестве последнего используется изотоп стронций-90 с периодом полураспада около 29 лет. В процессе распада он испускает электрон (пресловутое бета-излучение), антинейтрино, а побочным эффектом реакции является иттрий-90. Последний имеет период полураспада всего 64 часа, также испускает электроны и антинейтрино, а в конце превращается в стабильный нерадиоактивный цирконий. Гамма-излучение в этих реакциях практически отсутствует.

Современная версия: стронций, титан, платина и вода

Современная версия: стронций, титан, платина и вода

Идея батарей, использующих процесс бетавольтаики, не нова, однако команде учёных Миссурийского Университета удалось существенно повысить их эффективность использованием… простой воды. Да, это не опечатка. Вода очень хорошо поглощает бета-излучение, предохраняет полупроводниковый приёмник от разрушения, а само излучение расщепляет молекулы воды, позволяя извлечь дополнительную порцию электроэнергии, а значит, повысить коэффициент полезного действия бета-батареи. Как заявил один из разработчиков, их решение слабо подвержено действию низких температур и может использоваться в самых различных сценариях, от автомобильных аккумуляторов до источников питания космических аппаратов.

Платиновое покрытие увеличивает эффективность

Платиновое покрытие увеличивает эффективность

Разумеется, нет никаких теоретических ограничений на использование этой технологии и в носимой электронике. Однако радиофобия очень широко распространена в наши дни, большинство людей незнакомы даже с азами ядерной физики и будут воспринимать любое упоминание «радиации» в штыки. Напуганные случаями возгорания обычных литий-ионных аккумуляторов, пользователи и слышать не захотят об «атомных батарейках», несмотря на их «вечность», хотя для безопасного использования бета-батареи достаточно прочного экранирующего корпуса и соблюдения элементарных правил техники безопасности. Литий-ионные аккумуляторы тоже не рекомендуется вскрывать и пробовать на зуб.

Но описанная технология непременно будет доведена до совершенства и найдёт себе применение в военной и космической отраслях, да и везде, где продолжительность жизни источника питания является критической характеристикой, перевешивающей все возможные риски. А там, кто знает — возможно, наши потомки преодолеют иррациональный страх перед атомными технологиями и будут безопасно и с удовольствием пользоваться их плодами.

На Kickstarter появились первые в мире наручные атомные часы

Первые в мире наручные атомные часы, которые были сконструированы Джоном Паттерсоном (John Patterson) и его фирмой Bathys Hawaii, оказались участниками среди множества стартапов на сайте Kickstarter. Несмотря на то, что прототип часов был представлен ещё полгода назад, нынешний их вариант получил более привлекательную вариацию исполнения. Хотя стоит заметить, что эстетический аспект у данного гаджета достаточно слабый или, правильнее сказать, выполнен уж очень «на любителя». Особенно если сравнивать его не только с классическими наручными часами ведущих мировых производителей, но и провести параллель с коллегой по цеху — карманными атомными часами Hoptroff No. 10.

О детище господина Хоптрофа, которое выглядит по-настоящему изысканным произведением мастера, выполненным в превосходной ретро-стилистике и обладающим невероятным количеством функций, мы уже рассказывали на страницах нашего сайта.

www.theprodigalguide.com

www.theprodigalguide.com

Тем не менее, часы Bathys Hawaii — это всё же уникальный в своём роде наручный гаджет для измерения времени, создание которого было даже трудно представить ещё 10 лет назад, хотя первые стационарные атомные часы появились в 1955 году. Основной конёк изобретения — его точность соответствует стандарту выбранной технологии изготовления часов, а сам производитель обещает погрешность всего в 1 с за каждые 1000 лет работы. Поэтому назвать именно часы причиной опоздания на службу у их владельца попросту не выйдет.

Главный принцип работы, как и в случае с другими подобными атомными устройствами, остался неизменным: по-прежнему в часах имеется герметичная камера, заполненная газообразным изотопом цезий-133, который не представляет радиоактивной угрозы для человеческого организма. При возбуждении лазерами атомов цезия встроенный в конструкцию резонатор измеряет атомные переходы. В классической физике секунда в системе СИ напрямую взаимосвязана с числом периодов электромагнитного излучения при переходе атомов изотопа цезия-133 на новый энергетический уровень.

Циферблат наручного устройства отображает следующие временные промежутки: секунды, минуты, часы и дату. Дополнительно имеется также индикатор фаз луны. В тандеме с модулем-генератором эталонного времени CSAC модели SA.45s выступает кварцевый механизм Ronda 509, который, хоть и не часто, но можно встретить к классических наручных часах. Это необходимо для того, чтобы преобразовывать вычислительную точность CSAC в привычное позиционирование стрелок на аналоговом циферблате.

www.slashgear.com

www.slashgear.com

Обновлённая модель часов теперь получила литий-ионный аккумулятор, который способен сохранять заряд при работе в течение 36 часов, а корпус устройства с размерами 60×50×23 мм будет выполнен из углеродного волокна. Предыдущая версия была выполнена из металла, который вряд ли может сравниться по долговечности с новым материалом. На данном этапе стоит внести читателям некоторую ясность в техническом аспекте обсуждаемых часов. То, что они способы показывать точное значение времени 1000 лет — вовсе не означает беспрерывность их работы весь этот период. Время автономной работы строго лимитировано зарядом батареи, которая потеряет свой заряд менее чем через двое суток. 

Что касается стоимости, то наручные часы производства Bathys Hawaii стоят на данном этапе в 13 раз дешевле, чем Hoptroff No. 10, однако карманное устройство выполнено в корпусе из золота. Ценник в $6 тыс. актуален при условии, что вы станете владельцем одного из 6 прототипов, выставленных на Kickstarter. В дальнейшем стоимость часов составит уже $10 тыс., а произведённая серия будет строго лимитирована. Первоначальная же стоимость во время презентации в прошлом году была обозначена в $12 тыс. Джон Паттерсон рассчитывает собрать для выпуска первой партии не менее $42 тыс., но пока что эта сумма достигла отметки лишь $15 тыс. 

Достаточно неброский вид устройства можно рассматривать как позиционирование часов в стиле стимпанк или даже милитари, о чем свидетельствуют не только строгие, грубые формы гаджета и массивный корпус, но и представленный на фото комплектный ремень.  

Американские учёные работают над созданием ториевого атомного двигателя

Проблему переизбытка выбросов вредных веществ в результате сгорания бензина или дизельного топлива способны решить не только автомобили с электрическим мотором, но и самый настоящий атомный двигатель, работающий на радиоактивном изотопе тория-232. Именно этот природный нуклид обладает не только самым большим периодом полураспада среди остальных известных изотопов тория, но и вдобавок является самым распространённым среди них. Учёные из американской компании Laser Power Systems (LPS) заявили, что двигатель, использующий торий в качестве базового топлива, является вполне реализуемой конструкцией и на сегодняшний день специалисты организации активно сосредоточены над возможностью его разработки.

blogs.cars.com

blogs.cars.com

Сам химический элемент, используемый в качестве базового топлива, имеет очень большой потенциал и выделяет просто фантастическое количество энергии, что в цифровом эквиваленте может означать: для полноценной работы двигателя в течение 100 лет понадобится всего 8 граммов тория-232. По словам генерального директора LPS Чарльза Стивенса (Charles Stevens), один грамм тория способен произвести суммарно большее количество энергии, чем сгоревшие 28 000 л бензина.

На данном этапе сотрудники Laser Power Systems экспериментируют с небольшим количеством вещества, а их ближайшей целью является создание необходимого для технологического процесса лазера. Сам же принцип технологии будет в общих чертах схож с работой классической электростанции: лазер должен нагревать ёмкость с водой, а жидкость под воздействием температуры будет превращаться в пар, который необходим для вращения минитурбины. Необходимо также отметить, что природные запасы тория превышают запасы урана почти в 3–4 раза, а специалисты уже успели назвать перспективный химический элемент не иначе как «ядерное топливо будущего».

wardsauto.com

wardsauto.com

Идею использовать атомный ториевый двигатель в автомобиле с трудом можно назвать новой и сверхоригинальной. Ещё в 2009 году Лорен Кулесус (Loren Kulesus) продемонстрировал абсолютно футуристический концепт-кар Cadillac World Thorium Fuel Concept Car с 24 колёсами (классическая 4-колёсная компоновка подразумевала разделение каждого колеса на 6 отдельных элементов со своим собственным двигателем).

Главным же отличием, если не считать дизайн автомобиля, черты которого можно встретить лишь в научно-фантастических фильмах, стал источник энергии для автономной работы транспортного средства. В качестве топлива предполагалось использовать химический элемент торий. Именно он должен отвечать за бесперебойную работу автомобиля в течение 100 лет.

По словам Роберта Харгрейвса (Robert Hargraves), специалиста в области изучения свойств тория, учёными должен быть найден более дешёвый источник энергии в сравнении с углём, обладающий низким значением выброса диоксида углерода при сгорании или его отсутствием. В противном случае данная идея вовсе не сможет получить своего развития.

Основной задачей, стоящей перед компанией Laser Power Systems, является создание полностью серийного образца двигателя, который смог бы поступить в массовое производство. Однако с другой стороны возникает следующий вопрос о том, насколько заинтересованы в создании подобного мобильного источника энергии страны, чьё руководство лоббирует интересы мировой нефтедобывающей промышленности, регулирующей цены и объёмы производства привычного всем автовладельцам топлива. 

chemistry-chemists.com

chemistry-chemists.com

Карманные атомные часы Hoptroff No. 10: пять миллиардов лет без опозданий

Атомные или как их ещё называют «квантовые часы» — это устройство, которое измеряет время, используя для этого собственные колебания, связанные с процессами, происходящими на уровне атомов или молекул. Ричард Хоптроф (Richard Hoptroff) решил, что современным джентльменам, которые проявляют интерес к сверхтехнологичным устройствам, пора бы сменить свои карманные механические часы на нечто более экстравагантное и неординарное, а также отвечающее современным урбанистическим тенденциям. Так, публике были продемонстрированы элегантные по своему внешнему виду карманные атомные часы Hoptroff No. 10, которые могут удивить современное искушённое обилием гаджетов поколение не только своим ретро-стилем и фантастической точностью хода, но и сроком эксплуатации. По заявлению разработчиков, имея при себе эти часы, вы сможете оставаться самым пунктуальным человеком на протяжении не менее 5 млрд лет.

www.theprodigalguide.com

www.theprodigalguide.com

Для всех тех, кто никогда не интересовался подобными часами, стоит вкратце рассказать принцип их действия. Внутри «атомного устройства» нет ничего, что напоминало бы классические механические часы. В Hoptroff No. 10 отсутствуют механические детали как таковые. Вместо этого карманные атомные часы оснащаются герметичной камерой, заполненной радиоактивным газообразным веществом, температура которого находится под контролем специальной печи. Точный отсчёт времени происходит следующим образом: лазеры возбуждают атомы химического элемента, являющегося своего рода «наполнителем» часов, а резонатор фиксирует и измеряет каждый атомный переход. Сегодня базовым элементом подобных устройств является цезий. Если вспомнить систему единиц СИ, то в ней значение секунды связно с количеством периодов электромагнитного излучения при переходе атомов цезия-133 с одного на другой энергетический уровень. 

Если в смартфонах сердцем устройства считается процессорный чип, то в Hoptroff No. 10 данную роль берёт на себя модуль-генератор эталонного времени. Его поставкой занимается фирма Symmetricom, а сам чип изначально был ориентирован на использование в военной отрасли — в беспилотных летательных аппаратах. При таких исходных данных характеристики часов выглядят не менее солидно: карманные атомные часы Hoptroff No. 10 идут с погрешностью 1,5 с за каждые 1000 лет.

www.christopherwardforum.com

www.christopherwardforum.com

Функциональная сторона устройства также на грани фантастики. С его помощью можно узнать: время, дату, день недели, год, широту и долготу в разных величинах, давление, влажность, звездные часы и минуты, прогноз приливов и многие другие показатели. Часы поставляются в золотом исполнении, а для создания их корпуса из драгоценного металла планируется использовать трехмерную печать. 

www.theprodigalguide.com

www.theprodigalguide.com

Ричард Хоптроф искреннее полагает, что именно данный вариант производства своего детища является наиболее предпочтительным. Чтобы немного изменить дизайнерскую составляющую конструкции, вовсе не нужно будет перестраивать производственную линию, а использовать для этого функциональную гибкость печатающего 3D-устройства. Правда, стоит отметить, что показанный прототип часов был изготовлен классическим способом.

Время нынче стоит очень дорого, а карманные часы Hoptroff No. 10 — тому прямое подтверждение. По предварительной информации, первая партия атомных устройств составит 12 единиц, а что касается стоимости, то цена за 1 экземпляр будет составлять $78 000.   

Отец "атомных" чипов покинет Intel

Вице-президент и генеральный менеджер подразделения Ultra Mobility Group компании Intel, которое занимается разработкой решений для ультрамобильных компьютеров, мобильных интернет-устройств, карманных устройств, Ананд Чандрасехер (Anand Chandrasekher), вскоре покинет крупнейшего производителя процессоров. Официальная причина его ухода с поста пока не объявлена. Отраслевые обозреватели предполагают, что это связано с провалом планов Intel по захвату рынка смартфонов с помощью процессоров Atom.

 

 

Стаж работы Чандрасехера в компании Intel составляет 24 года. Он причастен ко многим успешным проектам, включая запуск в 2003 году мобильной платформы Intel Centrino. Но в последние годы одним из главных заданий Ultra Mobility Group был выпуск чипа, который мог бы потеснить решения ARM на рынке смартфонов. С этой задачей команда Чандрасехера так и не справилась.

Многие устройства на базе Moorestown, анонсированные производителями, так и не перешли на стадию серийного выпуска. На прошлогодней выставке CES 2010 компания LG показала телефон GW990 под управлением операционной системы Moblin, который в итоге не попал на прилавки магазинов. Другой продукт, представленный в ходе анонса Moorestown, от компании Aaya на базе 1,5-ГГц процессора серии Intel Atom Z6xx и ОС Moblin также был «заморожен» на стадии завершения разработки референсного дизайна.


Презентация LG GW990

Исполнительный вице-президент Intel и генеральный менеджер Intel Architecture Group Дэвид Перлмуттер (David Perlmutter) отметил, что компания не собирается сворачивать «мобильное» направление и продолжит разработку решений для смартфонов и карманных устройств. С уходом Чандрасехера его обязанности разделят между собой вице-президенты Intel Architecture Group Дэйв Вэйлен (Dave Whalen) и Майк Белл (Mike Bell).

Материалы по теме:

Источник:

«Алюминиевые» атомные часы для проверки теории относительности

Американский Национальный Институт стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) провел два эксперимента для практического подтверждения эффектов общей теории относительности – релятивистского и гравитационного замедления времени.

 

Энштейн

 

Главными инструментами в проводимых опытах стали недавно созданные в институте экспериментальные атомные часы на основе колебаний  иона алюминия. Ион алюминия колеблется в «механизме», переходя с одного энергетического уровня на другой с частотой миллион миллиардов раз в секунду. Точность таких часов (1 секунда за 3,7 млрд лет) более чем на порядок превышает существующий эталон точности времени – атомные часы на  Цезии-133. Исследователи соединили две идентичные установки на осциллирующем алюминии 75-метровым оптическим волокном и смогли наблюдать эффект отставания часов, расположенных всего на 33 см выше других. Это связано с ослаблением гравитационного воздействия с увеличением расстояния от центра масс Земли. Вторая серия экспериментов подтвердила отставание «движущихся» часов. Экспериментаторы вращали ионную ловушку со скоростью всего несколько метров в секунду, чего оказалось достаточно для фиксации релятивистского замедления времени.

 

 

Стоит заметить, что экспериментальные подтверждения этих и других эффектов теории относительности были получены уже давно. Однако для этого использовались либо сравнение часов на космическом аппарате, либо мощные ускорители частиц. Команда исследователей полагает, что дальнейшие работы могут поднять точность «алюминиевых» часов еще на порядок, а они сами станут новым эталоном времени. Кроме этого, станет возможным использование релятивистских эффектов для вполне прикладных технологий, таких как сверхточная навигация или создание различных датчиков для мониторинга природных ресурсов и фундаментальных исследований Земли.

Материалы по теме:

Источник:

Проблема ядерных отходов: в подземный тоннель на 100 тыс. лет

На финском острове Олкилуото правит лес. К рекам приходят пить воду олени, люди собирают ягоды и грибы. Вдоль грунтовых дорог на прилегающих к лесам полях расположены фермы. А глубоко под землёй рабочие прокладывают лабиринты проходов и камер, в которых однажды будет храниться отработанное ядерное топливо со всей Финляндии. Компания Posiva утверждает, что обладает технологией удерживания опасных материалов в течение 100 тыс. лет. Помещённые в породу медные ёмкости должны изолировать отходы от любых влияний: проникновения воды, землетрясений или способствующих коррозии металла микроорганизмов. Если финское правительство даст своё согласие – решение ожидается в 2012 году, – это место станет самым глубоким в мире постоянным хранилищем отработанного топлива.
Медный цилиндр
На кону больше, чем погребение 5500 тонн финских радиоактивных отходов. Более чем через 50 лет после начала эксплуатации первых коммерческих атомных электростанций в Великобритании и США в подвешенном состоянии остаются 270000 тонн требующих исключительного отношения материалов. После изъятия из реактора отработанное топливо помещается в специально сконструированные бассейны, где оно охлаждается поглощающей тепло и радиацию водой.
Бассейн
После пяти или шести лет оно приходит в состояние, пригодное для перемещения в огромные металлические контейнеры стоимостью в миллионы долларов, которые стоят на бетонных основаниях с защитными составами. Такая техника далека от идеала. Губительные для всего живого уровни радиации будут сохраняться в течение тысяч лет, а контейнеры в большинстве случаев не рассчитаны более чем на несколько сотен лет эксплуатации. Отсутствие долговременного решения является одной из наибольших проблем глобальной индустрии атомной энергетики, но беспокойство относительно климатических изменений вызвало новую волну интереса к её будущему.
Тоннель
Годы назад практически каждая страна с несколькими АЭС строила планы по созданию постоянных хранилищ, но по тем или иным причинам проекты оставались на бумаге. На сегодня остались лишь два реальных: финский Onkalo и менее передовой в Швеции. Подземные тоннели Onkalo едва ли решат глобальную проблему, но это будет шаг вперёд по сравнению с нынешней ситуацией. Проект стоимостью $4,5 млрд либо продемонстрирует технические, социальные и политические достижения в вопросе захоронения ядерных отходов, либо отпугнёт другие страны от подобных идей. Пока Posiva проложила около 5 км тоннелей, удалив более 100 тыс. м3 породы. За последующие три года компания постарается доказать, что её контейнеры и глубоко расположенные камеры будут надёжно беречь опасные материалы вне зависимости от того, что случится на поверхности с самой Финляндией. Коммерческое использование должно начаться в 2020 году. Последняя ёмкость будет размещена под землёй только через сотню лет.
Прокладка тоннелей
В "лабиринтах" Onkalo сыро. Суетятся массы рабочих, проверяя стены и потолки, испытывающие воздействие взрывов. Огромные бурильные машины прокладывают центральный тоннель шириной 5,5 м, ежедневно удлиняющийся приблизительно на 5 м. Посетителей перевозят на вездеходе, освещающем путь на несколько метров вперёд. Дорога – грязь и вода. Брызги попадают на окрашенные в красный цвет бурильные машины, грохочущие на глубине 290 м. Вентиляция в тёмных коридорах обеспечивается специальными шахтами. Из трещин шириной менее миллиметра в скальной породе сочится вода со скоростью около 20 литров в минуту. Для тоннелей это медленно, но решение вопроса с водой – одно из основных для Posiva. На каждой новой глубине геологи изучают образцы пород в поиске структур, которые смогли бы подсказать, каким образом вода распространяется в данных условиях. Уже получены некоторые данные, объясняющие, почему тоннель не заливает потоками воды, испытывающей высокое давление за его пределами.
Шахта
Posiva разработала систему инженерных барьеров для захоронений, "окутанных" природными структурами из гнейсовых пород. Контейнером для радиоактивных материалов является медный 5-м цилиндр с железной конструкцией в виде сот внутри. Ёмкости будут уложены в находящиеся в тоннеле отверстия и окружены вторым барьером – бетонитовой глиной, через которую может посредством диффузии проникать вода. Процесс настолько медлителен, что на преодоление слоя воде понадобятся миллионы лет. Через сотню лет по исчерпании свободного пространства тоннель будет заполнен камнями и глиной, а вход закроет бетонная плита. Самый неблагоприятный сценарий предполагает, что неким образом на ёмкости попадёт вода с бактериями, вызывающими эрозию металла, и тогда возможна утечка радиации на поверхность. Но пока бурильные установки не столкнулись с угрожающими такими последствиями водными источниками. Машины проделывают сотни отверстий в "тупиковой" части туннеля, затем в них закладывается динамит, а после взрыва начинается работа по удалению груд образовавшихся камней. В общей сложности должны быть проложены 7 км тоннелей, шахт и коридоров.
Система тоннелей
Финляндия может показаться странным местом для реализации новых технологий захоронения ядерных отходов, поскольку здесь не аккумулируется такое количество материала, как во Франции, Японии или США. Тем не менее, четыре финских реактора поставляют четверть электроэнергии страны. Первой задачей Posiva являлся выбор такого места размещения контейнеров, чтобы они не потеряли целостность даже после следующего ледникового периода, который ожидается через несколько десятков тысяч лет. Была прозондирована территория всей страны, чтобы отыскать подземное пространство, где потенциально никогда не понадобится проводить работы, например, добывать ископаемые.
Финляндия
Олкилуото успешно прошёл отбор, к тому же на нём уже имеются два реактора. Чтобы избежать каких-либо связанных с климатом или недостатками в проекте проблем, скандинавские инженеры избрали самое простое из возможных конструкционных решений, главным образом стараясь повторить природу. В 2020 году тепловыделяющие сборки (ТВС) будут изъяты из бассейнов около реакторов на Олкилуото и Ловииса, где они к тому моменту проведут 40 лет после 4-летней работы на АЭС. Излучаемая ими радиация снизится до 1% от значения, существовавшего при помещения в бассейны.
Захоронения
Тепловыделяющие сборки с циркониевыми стержнями и ураном доставят в расположенную в Onkalo защищённую комнату с толщиной стен в 1 м. С помощью удалённо контролируемой роботизированной руки инженеры проведут соответствующие операции перед помещением отработанного материала в медные канистры, в том числе просушивание. Конструкция из 12 топливных сборок может выделять до 2 кВт тепла, поэтому данная часть работы закончится быстро. Медные ёмкости выбраны потому, что в этой местности медь присутствует в породах и практически не изменяется со временем, потому условия для материала подходящие. Каждый медный цилиндр массой 26 тонн будет "запечатан" при помощи создания сварного соединения с крышкой высокоэнергетическими электронами. Затем резервуары пройдут проверку на предмет дефектов и утечек рентгеновским излучением, ультразвуковым анализом и электромагнитными полями. Если тесты не выявят проблем, отработанное топливо будет опущено через шахты непосредственно к месту захоронения. Своё последнее пристанище в Onkalo должны найти 12000 тонн урана помимо изотопов и циркониевых стержней. Однако спрос на услуги Posiva ещё не гарантирован: всё больше стран учатся перерабатывать отработанное топливо и повторно использовать отделяемые от других элементов уран и плутоний. Материалы по теме: - Мир ждёт кризис атомной энергетики?;
- Лунный ядерный реактор – к 2020 году;
- Уран восстанавливают из отходов при помощи отходов.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥