Вчені з США вперше спостерігали явище, передбачене більше 30 років тому Автор: Andriy · Опубліковано: 10.03.2010 10:36 · Розділ: Наука

Вир на поверхні рідкого літію. Фото взято з сайту sci-lib.com
Вир на поверхні рідкого літію. Фото взято з сайту sci-lib.com

Теорія про те, що висока температура і магнітне поле можуть створити вири в об'ємі рідкого металу, існувала досить давно. Однак прямий експериментальний доказ вона отримала зовсім недавно. Група вчених з University of Illinois нарешті змогла поспостерігати даний ефект і виміряти його параметри безпосередньо на експерименті.

У більшості розроблених на сьогоднішній день конструкцій термоядерних реакторів, внутрішні стіни камери захищені від розпеченої плазми твердим матеріалом, на зразок вольфраму. Але використання твердого покриття має свої недоліки. Зокрема, воно може розколотися від високої температури або прореагувати з частинками плазми, результатом чого буде її охолодження. Тому деякі дослідники вважають, що рідкий метал міг би забезпечити кращий захист. «Захисний шар» певної товщини міг би формуватися за допомогою безперервного стікання по стінці розплавленого металу (на зразок водоспаду), що циркулює по колу. Другий варіант полягає у використанні пористого матеріалу або капілярної системи, за якою міг би переміщатися розплавлений метал.

Потік металу, керований за допомогою температури і магнітного поля був запропонований для застосування в термоядерному синтезі ще в 1979 році. Однак, на той момент технологія була явно не готова до практичного застосування. Ідея вчених полягала в тому, що створення градієнта температури в розплавленому металі призведе до виникнення електричного струму (завдяки так званим термоелектричним ефектам). Тоді зовнішнє магнітне поле могло б впливати на весь обсяг металу з певною силою. Наступні два десятиліття вчені спостерігали непрямі ознаки цього ефекту, проте, теорія не мала безпосередніх доказів. Наочно рух під управлінням магнітного поля на експерименті ніхто не спостерігав.

У 2005 році дослідники з Princeton University виявили протікання рідкого літію під впливом нагрівання за допомогою електронного променя. Вони припустили, що переміщення маси було пов'язане з викликаним градієнтом температури відмінності в силі поверхневого натягу (так званий ефект Марангоні).

Щоб вивчити це явище докладніше, вчені з University of Illinois впливали магнітним полем на рідкий літій, розміщений в ємності з нержавіючої сталі (розмірами порядку 10 квадратних сантиметрів; при цьому глибина літію була близько 1 сантиметра). Вони нагрівали літій за допомогою електронного променя, що дозволило зосередити високу температуру в приповерхневому шарі вздовж однієї прямої лінії. На їх превеликий подив, була виявлена циркуляція рідкого металу, викликана термоелектричними магнітодинамічними явищами, а зовсім не ефектом Марангоні, як цього можна було б очікувати на основі попередніх експериментів колег. Вимірювання швидкостей руху маси показало, що практична реалізація ефекту дуже добре узгоджується з передбаченою раніше теорією. Таким чином, група дослідників з University of Illinois вперше безпосередньо спостерігала дане явище.

Про свої результати вчені повідомили в статті, опублікованій в журналі Physical Review Letters.

Виявлений ефект після детального дослідження міг би бути корисний у металургії і, природно, при будівництві реактора для керованого термоядерного синтезу.

Джерело sci-lib.com


Інші новини розділу

  • Вчені навчилися передбачати рівень інтелекту людини

    Вчені навчилися передбачати рівень інтелекту людини · Jane Holiday · 04.07.2017 11:31

    Люди водночас люблять та ненавидять те, як швидко змінюється та упорядковується цей світ. Ця напруга відчувалася завжди, і нерідко ставала предметом для роздумів. Але тепер, коли вчені можуть створювати карти людського мозку, передбачувати інтелектуальні здібності не складає жодних труднощів.


  • Поради для швидкого написання «диплому»

    Поради для швидкого написання «диплому» · Anastasia · 07.12.2016 18:07

    На сьогоднішній день існує безліч лайфхаків, які допомагають швидко написати наукові роботи. В залежності від зайнятості та розумових здібностей студента написання робіт може забирати певну кількість часу. Перш за все, варто оцінити свої можливості і поставити певну ціль.


  • Вчені назвали найбільший вулкан у світі

    Вчені назвали найбільший вулкан у світі · Марина Левицкая · 25.12.2015 11:08

    Вулкани в усі часи приваблювали людей своєю могутністю та красою. Виверження вулкану – це неймовірне та незабутнє явище.


  • Чи може закінчитись пам'ять?

    Чи може закінчитись пам'ять? · Марина Левицкая · 02.12.2015 11:57

    Важко переоцінити роль пам'яті в житті людини. Вона допомагає засвоювати нові знання про навколишній світ і самого себе. Завдяки пам'яті людина набуває нові вміння та навички, тому це справжній подарунок долі. В повсякденному житті пам'ять допомагає правильно організувати свій час чи знайти потрібну річ.


  • Бездумне освоєння Арктики може розбудити смертельний вірус

    Бездумне освоєння Арктики може розбудити смертельний вірус · Марина Левицкая · 09.11.2015 11:08

    Науковці із Росії та Франції заявили про те, що вони виявили в сибірській вічній мерзлоті страшний гігантський вірус. Дослідники припускають, що йому близько 30 тисяч років. Він має назву Mollivirussibericum, що з латинської перекладається, як м'який сибірський вірус. Вчені вважають, що такі віруси дуже небезпечні для людини. Вони здатні виживати в будь-яких умовах на протязі досить довгого часу. Люди бездумно освоюють Арктику і тому ризикують розбудити це страшний вірус.