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Innovazione al tantalio per migliorare i reattori a fusione

20.12.2023

Gli ingegneri dell'Università del Wisconsin-Madison negli Stati Uniti hanno presentato un metodo innovativo per rivestire le pareti interne di un reattore a fusione utilizzando tantalio. La tecnologia proposta è progettata per rendere il reattore più compatto, oltre a facilitare i processi di manutenzione e riparazione.

Un nuovo progresso tecnologico nel rivestimento dei reattori a fusione apre prospettive per un utilizzo più efficiente e compatto di questa tecnologia energetica. Innovazioni come queste apportano importanti contributi allo sviluppo di fonti energetiche pulite e sostenibili, ma evidenziano anche l’importanza di ulteriori ricerche sull’energia di fusione.

L'unicità del metodo risiede nell'uso della spruzzatura a freddo del tantalio (un metallo resistente alle alte temperature) sulla superficie dell'acciaio inossidabile. Il materiale così applicato è in grado di intrappolare più particelle di idrogeno, riducendo così le dimensioni del dispositivo di fusione.

Poiché le particelle di idrogeno ionizzato a volte fuoriescono dal plasma e vengono neutralizzate, parte dell'energia viene persa. Pertanto, la creazione di una superficie altamente permeabile delle pareti del reattore gioca un ruolo importante.

Il processo di creazione di un rivestimento utilizzando tantalio spruzzato a freddo è simile all'utilizzo di una bomboletta di vernice spray. Le particelle della lattina vengono dirette in modo supersonico verso la superficie, appiattite all'impatto, coprendo l'intera superficie e mantenendo confini nanometrici tra le particelle. Questi confini microscopici si dimostrano efficaci nell’intrappolare le particelle di idrogeno.

I ricercatori intendono utilizzare il loro nuovo materiale nella struttura WHAM. Il dispositivo sperimentale, in costruzione vicino a Madison, nel Wisconsin, servirà da prototipo per una futura centrale elettrica a fusione di prossima generazione sviluppata dalla società Realta Fusion della UW-Madison. L'esperimento WHAM è condotto presso il Physical Sciences Laboratory come collaborazione tra UW-Madison, MIT e Commonwealth Fusion Systems.

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Energia dallo spazio per Starship 08.05.2024

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Nuovo metodo per creare batterie potenti 08.05.2024

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Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

La birra, essendo una delle bevande alcoliche più comuni, ha un gusto unico, che può cambiare a seconda della temperatura di consumo. Un nuovo studio condotto da un team internazionale di scienziati ha scoperto che la temperatura della birra ha un impatto significativo sulla percezione del gusto alcolico. Lo studio, condotto dallo scienziato dei materiali Lei Jiang, ha scoperto che a diverse temperature, le molecole di etanolo e acqua formano diversi tipi di cluster, che influenzano la percezione del gusto alcolico. A basse temperature si formano più grappoli piramidali, che riducono l'asprezza del gusto dell'"etanolo" e rendono la bevanda meno alcolica. Al contrario, con l'aumentare della temperatura, i grappoli diventano più a catena, determinando un gusto alcolico più pronunciato. Questo spiega perché il gusto di alcune bevande alcoliche, come il baijiu, può cambiare a seconda della temperatura. I dati ottenuti aprono nuove prospettive per i produttori di bevande, ... >>

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Magnete e superfilo 16.02.2016

Non tutta la superconduttività può essere distrutta da un campo magnetico.

Il campo magnetico viene espulso dal superconduttore: il corrispondente tipo di levitazione magnetica si basa su questo fenomeno. Tuttavia, un campo forte penetra nel superconduttore, creando in esso correnti parassite, i cosiddetti vortici di Abrikosov, per la cui scoperta l'ex scienziato sovietico trasferitosi negli Stati Uniti ha ricevuto il Premio Nobel nel 2003. I vortici distruggono le coppie di elettroni e il campo magnetico è il secondo limite all'uso di materiali superconduttori; il primo è troppo corrente.

Tuttavia, il tempo passa e compaiono nuovi superconduttori. In particolare, la superconduttività è stata riscontrata nel bisolfuro di molibdeno abbastanza di recente: nel 2012 i giapponesi hanno ottenuto l'effetto su uno strato sottile di questa sostanza e nel marzo 2015 i cinesi lo hanno fatto su un campione sfuso, ma ad alta pressione, la temperatura di transizione si è rivelato essere leggermente più di 11K. Solitamente, il MoS2 viene utilizzato come componente lubrificante solido: come la grafite, è facilmente separabile in strati monoatomici. È stato su un oggetto così bidimensionale che un gruppo internazionale di ricercatori ha condotto esperimenti a Nimega. Perché là? Ma perché il Nijmegen High Magnetic Field Laboratory ha strutture uniche con magneti estremamente potenti; fu qui negli anni '90 che Andrey Geim, futuro premio Nobel per la scoperta del grafene, effettuò la famosa levitazione della rana per il diamagnetismo insito in tutti gli esseri viventi.

Il campo più potente, 37,5 Tesla, è stato applicato a una lastra di disolfuro in uno stato superconduttore. La superconduttività nel campione non è scomparsa. Inoltre, c'è un'opinione secondo cui anche un kilotesla non è importante per lui. Difficilmente è possibile verificarlo: non sappiamo ancora come creare campi così forti. In ogni caso, ora è necessario spiegare quale tipo di forza trattiene le coppie di elettroni dall'azione distruttiva di un campo forte. È possibile che le spiegazioni aiutino a trovare materiali fondamentalmente nuovi.

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