.Surprising attractiveness of hurdle to developing safe, clean and carbon-free energy
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.Surprising attractiveness of hurdle to developing safe, clean and carbon-free energy
안전하고 깨끗하며 탄소가 없는 에너지 개발에 장애물이 있다는 놀라운 매력
존 그린왈드 크레딧: CC0 공개 도메인 AUGUST 19, 2022
과학자들은 지구에서 핵융합 에너지를 생산하는 주요 장애물과 싸우기 위한 표준 방법을 뒤집는 것의 놀라운 영향을 발견했습니다. 미국 에너지부(DOE) 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소(PPPL)의 이론가들은 미래의 결과를 급격히 개선하기 위해 규정된 절차와 정확히 반대되는 방법을 제안했습니다. 플라즈마의 찢어진 구멍 "고정 찢어짐 모드"라고 불리는 문제는 오늘날의 모든 토카막, 즉 태양과 별을 구동하는 사실상 무제한의 핵융합 동력을 생성하고 제어하도록 설계된 도넛 모양의 자기 시설에서 발생합니다.
-불안정으로 인한 모드는 뜨겁고 하전된 플라즈마 (자유 전자와 핵융합 반응 을 촉진 하는 원자핵 으로 구성된 물질의 네 번째 상태)와 가스를 가두는 자기장의 섬이라고 하는 찢어진 구멍으로 회전하여 핵심 열의 누출을 허용합니다. 이 섬은 모드가 회전을 멈추고 제자리에 고정될 때 더 커지며, 성장 속도는 열 손실을 증가시키고 플라즈마 성능을 감소시키며 플라즈마에 저장된 에너지가 토카막 의 내벽을 공격하고 손상시키는 방해를 유발할 수 있습니다.
이러한 위험을 피하기 위해 연구자들은 이제 모드가 잠기기 전에 모드를 안정화하기 위해 플라즈마에 마이크로파를 발사합니다. 그러나 PPPL 연구 결과는 연구자들이 잠긴 후 대형 차세대 토카막에서 모드를 안정화한다는 것을 강력하게 시사합니다. 오늘날의 토카막에서 "이러한 모드는 사람들이 생각했던 것보다 더 빨리 잠기고 회전하는 동안 안정화하기가 훨씬 더 어려워집니다."라고 플라즈마 물리학의 프린스턴 프로그램 박사 과정 학생이자 Nuclear 의 수석 저자인 Richard Nies가 말했습니다.
-놀라운 발견을 제시하는 융합 논문. 그는 또 다른 단점은 "이 마이크로파는 플라즈마를 굴절시켜 폭을 증가시켜 오늘날 회전하는 동안 모드의 안정화를 훨씬 덜 효율적으로 만들고 이 문제가 최근 몇 년 동안 더욱 악화되었다는 것입니다."라고 덧붙였습니다. 이러한 문제와 함께 프랑스 남부에 건설 중인 국제 시설인 ITER와 같은 대규모 미래 토카막에서 "플라즈마가 너무 커서 회전이 훨씬 느리고 이러한 모드는 여전히 꽤 작을 때 매우 빠르게 잠깁니다. "라고 Nies는 말했다.
"따라서 미래의 큰 토카막에서 안정화 패키지를 전환하고 먼저 잠근 다음 안정화하도록 하는 것이 훨씬 더 효율적일 것입니다." 그 역전은 전 세계 과학자들이 재현하고자 하는 핵융합 과정을 촉진할 수 있습니다.
-이 프로세스는 플라즈마 형태의 가벼운 요소를 결합하여 막대한 양의 에너지를 방출합니다. 저명한 연구원이자 이 논문의 공동 저자인 앨런 레이먼(Allan Reiman)은 "이것은 사물을 보는 다른 방식을 제공하고 문제를 처리하는 훨씬 더 효과적인 방법이 될 수 있습니다."라고 말했습니다.
Reiman은 "사람들은 섬을 잠그는 것을 허용할 가능성을 더 심각하게 받아들여야 합니다."라고 말했습니다. 방해에 가깝다 권장되는 기술은 오늘날의 토카막에서는 작동하지 않을 것입니다. 왜냐하면 파열 모드 섬이 너무 빨리 성장하고 이러한 시설을 잠그면 너무 커서 플라즈마가 일단 잠긴 후에는 거의 방해가 되기 때문입니다. 이것이 연구자들이 이제 핵융합 출력을 제한하는 대가로 모드를 안정화하기 위해 많은 양의 전력을 사용해야 하는 이유입니다.
대조적으로, 차세대 토카막에서 섬의 느린 성장은 "혼란을 일으키기 전에 갈 길이 멀기 때문에 모드를 안정화하는 데 많은 시간이 있습니다"라고 Nies는 말했습니다. 미래 토카막의 모드가 제자리에 고정되면 마이크로파는 현재 시설에서 마이크로파 빔을 지나 회전할 때만 안정화하는 대신 직접 목표로 삼을 수 있습니다. Nies는 "이러한 이론적 계산은 우리가 제안하는 것의 효율성을 보여줍니다."라고 지적했습니다. 지금 필요한 것은 제안된 행동 방침을 테스트하기 위한 실험이라고 그는 말했습니다. "우리는 ITER을 켜고 나서서야 어떤 전략이 작동하는지 알아내고 싶지 않을 것입니다. 현재 장치에서 다루는 물리학을 탐구할 실제 기회가 있습니다." 추가 탐색 최첨단 컴퓨터 코드는 핵융합 에너지를 활용하려는 노력을 발전시킬 수 있습니다. 추가 정보: Richard Nies et al, ITER 및 기타 대형 토카막의 고정 인열 모드 안정화, 핵융합 (2022). DOI: 10.1088/1741-4326/ac79bd
https://phys.org/news/2022-08-hurdle-safe-carbon-free-energy.html
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메모 2208200509 나의 사고실험 oms 스토리텔링
토카막의 갇혀진 핵융합 플라즈마는 더 강력한 혼란을 야기할 수 있다. 프랑스 남부에 건설 중인 국제 시설인 ITER와 같은 대규모 미래 토카막에서 플라즈마가 너무 커서 회전이 나선형으로 훨씬 느려져 비효율적인 전력을 생산할듯 하다.
따라서 미래의 큰 토카막에서 오히려 작고 빠른 회전을 안정화 패키지를 전환하고 먼저 잠근 다음 안정화하도록 하는 것이 훨씬 더 효율적일 것이다. 그 역전은재현하고자 하는 핵융합 과정을 촉진할 수 있다.
이 프로세스는 플라즈마 형태의 가벼운 요소를 결합하여 막대한 양의 에너지를 방출한다. 나선형을 좀더 짧게 하고 반복적이면 핵융합이 계층별로 단순화되어 오히려 통제가 확실해진 전력을 프랙탈 수위별 단계적으로 100퍼센트 기대치를 만들어낼 것이다. 허허.
우주가 빅뱅이후에 시공간이 단계적으로 커가면서 안정화을 이룬 모델이 바로 토카막의 기능을 단계별 잠금의 안정화가 이뤄져 시공간을 137억년간의 장기적우주관리를 자연계가 스스로 토카막 역할의 효율성으로 거대한 에너지와 물질을 가두고 확장 가능할 수 있었던 것으로 보여진다. 허허.
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- Convergence papers presenting surprising discoveries. Another downside, he adds, is that "these microwaves refract the plasma, increasing its width, making the stabilization of the mode much less efficient during rotation today, and this problem has only gotten worse in recent years." With these problems, in large future tokamaks like ITER, an international facility being built in southern France, "the plasma is so big that the rotation is much slower and these mods lock very quickly when they're still pretty small," Nies said.
“So it will be much more efficient to switch the stabilization package on a big tokamak in the future and lock it first and then let it stabilize.” That reversal could accelerate the fusion process that scientists around the world want to recreate.
- This process combines light elements in the form of plasma, releasing huge amounts of energy. "It offers a different way of looking at things and could be a much more effective way to deal with problems," said Allan Reiman, a prominent researcher and co-author of the paper.
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memo 2208200509 my thought experiment oms storytelling
The trapped fusion plasma in the tokamak could cause even more chaos. In large-scale future tokamaks, such as the ITER, an international facility under construction in southern France, the plasma is likely so large that its rotation spirals much slower, producing inefficient power.
So in future big tokamaks it would be much more efficient to have a rather small and quick turn to switch the stabilization package and lock it first and then stabilize it. That reversal could accelerate the fusion process that we want to reproduce.
This process combines light elements in the form of plasma, releasing huge amounts of energy. A shorter and more iterative spiral would produce a 100% expectation of fusion simplification hierarchically, but rather controllable power by fractal level step by step. haha.
The model that stabilized the universe as time and space grew step by step after the Big Bang was the stabilization of the function of the tokamak step by step. It appears to be highly scalable. haha.
Sample a.oms (standard)
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.Aquabots: Ultrasoft liquid robots for biomedical and environmental applications
Aquabots: 생물의학 및 환경 응용 분야를 위한 Ultrasoft 액체 로봇
잉그리드 파델리, Tech Xplore Aquabots의 증폭된 렌더링. 왼쪽 하단 모서리의 현미경 사진은 아쿠아봇의 구부러진 모양 "σ"입니다. 오른쪽 상단 모서리에 있는 현미경 사진은 아쿠아봇의 구획 구조입니다. {Zhu, Shipei, et al. "아쿠아봇." ACS 나노(2022).} Copyright {2022} American Chemical Society.AUGUST 19, 2022
최근 몇 년 동안 로봇 공학자들은 신체 구조와 기능이 서로 다른 다양한 로봇 시스템을 개발했습니다. 이러한 로봇의 대부분은 금속과 같은 단단한 재료 또는 실리콘 및 고무 재료와 같은 부드러운 재료로 만들어집니다. 홍콩 대학(HKU)과 로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)의 연구원들은 최근 주로 액체로 만들어진 새로운 종류의 소프트 로봇인 아쿠아봇(Aquabots)을 만들었습니다.
대부분의 생물학적 시스템은 주로 물 또는 기타 수용액 으로 구성되어 있기 때문에 ACS Nano 에 발표된 논문에 소개된 새로운 로봇 은 매우 가치 있는 생물 의학 및 환경 응용 분야를 가질 수 있습니다. Ho Cheung (Anderson) Shum, Thomas P. Russell, Shipei Zhu는 이메일을 통해 TechXplore에 "우리는 나노입자와 고분자 전해질을 사용하여 기름-물 및 물-물 계면에서 재료의 적응형 계면 어셈블리 개발에 참여했습니다."라고 말했습니다. "우리의 아이디어는 인터페이스와 어셈블리가 액체의 모양에 고정되는 재료를 조립하는 것이었습니다. 모양은 임의의 모양을 생성하기 위해 외력을 사용하여 지시되거나 어셈블리를 공간적으로 구성할 수 있도록 전액체 3D 인쇄를 사용합니다. "
Shum, Russell, Zhu 및 동료들은 생물학적 시스템을 모방하는 인공 구조물을 실현하기 위해 3D 구조를 조립하기 위한 전략인 수성 2상 어셈블리(ATPS)와 전액체 3D 프린팅 기술을 결합했습니다. ATPS는 Shum 교수가 이끄는 HKU 연구 그룹의 핵심 초점 영역입니다. 최근 논문에 대한 아이디어는 당시 HKU의 대학원생이었던 Zhu가 자성 나노입자를 ATPS 조립 시스템에 통합하는 가능성에 대해 숙고하기 시작했을 때 나왔습니다. 이를 통해 외부 자기장을 사용하여 ATPS 구조의 움직임을 지시할 수 있으며, 이는 매우 부드럽고 유연하며 특정 기능에 적용할 수 있는 로봇 시스템을 생성합니다.
Shum과 Russell은 "우리 논문은 Zhu의 고된 노동의 정점입니다. "현재의 소프트 로봇은 유연성이 뛰어나지만 압축할 수 있는 정도의 제한이 있는 폴리(디메틸 실록산)과 같은 재료를 위해 만들어집니다. 특정 화학적 기능으로 기능화하는 것은 재료의 캡처 및 전달에 중요하지만 아쿠아봇은 이러한 한계를 극복했습니다." 이 연구원 팀이 도입한 로봇은 수성 환경에서 조립되었습니다. 즉, 수성 환경에서 작동할 수 있으며 수용성 화합물을 사용하여 특정 작업을 완료하도록 조정할 수도 있습니다.
Russell과 Zhu는 "Aquabot은 동적 투과성 및 구획화와 같은 생체에서 영감을 받은 재료와 기능을 복제할 수 있는 새로운 기회를 창출합니다."라고 말했습니다. "로봇은 내부에 물이 있고 외부에 물이 있는 완전히 수성입니다. 생체 적합성으로 쉽게 기능화되므로 이러한 구조가 사용될 수 있는 신체 내에서 생체 적용을 상상하는 것은 어렵지 않습니다." 팀의 최근 논문에서 소개된 Aquabot 구조는 조립 방법을 보여주는 프로토타입이기 때문에 매우 간단합니다. 그러나 미래에는 동일한 프로세스를 사용하여 더 고급 작업을 처리할 수 있는 더 복잡한 구조를 만들 수 있습니다.
Shum, Russell 및 Zhu는 "우리 연구는 수성 제작을 기반으로 로봇을 구성하고 로봇 기능을 수행할 수 있는 능력을 보여주고 생체의학 미세조작과 같은 응용 분야를 위한 유사한 수성 로봇의 설계에 영감을 줍니다"라고 말했습니다. "몸에 특정 구조를 만들 수 있는 기능이 내장된 단순한 관형 구조를 상상해 보세요 . 부품이 매우 좁은 채널을 통해 부드럽고 유연한 부품이 들어갈 수 있는 더 큰 구획으로 들어갈 수 있는 자체 조립 로봇 이 있습니다. 그런 다음 자체 조립하여 작업을 수행한 다음 분해 및 제거합니다."
미래에 Aquabot은 수많은 실제 생물 의학 및 환경 응용 분야에 대한 흥미로운 가능성을 열 수 있습니다. 예를 들어, 그들은 인체 내부의 특정 위치에 약물을 전달 하고, 인간 조직을 생물학적으로 조작하고, 특정 생물학적 시스템의 기능을 인위적으로 수행하는 데 사용될 수 있습니다. "우리는 이제 완전히 가역적인 형태 변화를 달성할 수 있도록 로봇 어셈블리 내에 하이드로겔을 통합하려고 시도하고 있습니다."라고 Shum이 덧붙였습니다. "다음 작업에서는 논문에서 입증된 개념 증명 기계적 조작 및 화학 반응 외에도 Aquabot 플랫폼이 가능하게 하는 다른 특성과 기능을 살펴볼 가치가 있습니다. 이것을 다른 미세 유체 및 새로운 애플리케이션을 위한 로봇 접근."
추가 탐색 다양한 모양을 갖도록 프로그래밍할 수 있는 연자성 픽셀 로봇 추가 정보: Shipei Zhu 외, Aquabots, ACS Nano (2022). DOI: 10.1021/acsnano.2c00619 저널 정보: ACS Nano
https://techxplore.com/news/2022-08-aquabots-ultrasoft-liquid-robots-biomedical.html
.Study sheds new light on materials assembly in confinement
연구는 감금에서 재료 조립에 대한 새로운 빛을 밝힙니다
Syl Kacapyr, 코넬 대학교 Cornell의 연구원들은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 꼭짓점이 잘린 사면체의 조립이 구형 컨테이너 안에 갇혔을 때 어떻게 영향을 받는지 보여주었습니다. 이 발견은 재료 과학자에게 결과 재료의 조립 구조와 특성을 제어하는 새로운 방법을 제공합니다. 크레딧: Rachael Skye AUGUST 19, 2022
휴가용 여행 가방에 여러 켤레의 신발을 집어넣고 필요한 모든 신발에 맞게 여러 켤레를 비틀고 뒤집는 것은 피곤한 여행자가 직면하는 친숙한 최적화 문제입니다. 이 동일한 문제는 엔지니어에게 잘 알려져 있습니다. 특정 모양을 가진 여러 개체가 주어졌을 때 어떻게 컨테이너에 포장할 수 있습니까? 그리고 그 패킹은 어떤 패턴을 형성할까요? 여행 가방의 내용물과 달리, 미세한 입자 가 함께 포장되는 방식은 그들이 형성하는 재료의 특성을 조작하는 데 사용할 수 있습니다.
예를 들어, 빛이나 전기가 통과하는 방법. 재료 과학자들은 제한된 공간에서 입자를 조립하는 것이 재료에 새로운 능력을 부여하는 도구로 어떻게 사용될 수 있는지 오랫동안 연구해 왔지만 독특한 모양의 입자가 장벽과 상호 작용하는 방법은 아직 제대로 이해되지 않고 있습니다. 코넬 대학교 재료 과학 및 공학부의 연구원들이 수행한 새로운 연구는 컴퓨터 시뮬레이션 을 사용하여 꼭짓점이 잘린 사면체( 4개의 육각형 면과 4개의 삼각형 면을 갖는 입자 모양 )의 조립이 구형 용기 내부에 갇힐 때 어떻게 영향을 받는지 보여줍니다. Soft Matter 저널에 발표된 이번 연구 결과 는 재료 과학자들에게 결과 재료의 조립 구조와 특성을 제어하는 새로운 방법을 제공합니다.
구형 용기에 들어 있는 10,000개 입자의 시뮬레이션, (a–c) 외부에서 본 (d–f) 단면. 플라톤 사면체(a 및 d), 공간을 채우는 절단된 사면체(b 및 e), 아르키메데스 절단된 사면체(c 및 f)의 세 가지 다른 모양이 강조 표시됩니다. 색상은 로컬 입자 환경에 해당합니다. 파란색은 주로 정점 대 정점인 입자를 나타내고 주황색은 주로 정점 대 가장자리에 해당합니다. 흰색 입자는 분류되지 않습니다. 시뮬레이션은 벽이 근처에 있는 입자의 거동을 변화시켜 연구자가 다른 구조를 선택적으로 조립할 수 있음을 보여줍니다. 크레딧: Rachael Skye
연구의 제1저자이자 박사 과정 학생인 Rachael Skye는 "대부분의 입자가 대략 구형이기 때문에 이론가들은 주로 구로 시뮬레이션을 수행했지만 계산상 가장 쉬웠습니다. 모양을 제어하고 이제 그들은 사면체, 팔면체 또는 정육면체와 같은 콜로이드 입자 를 만들 수 있습니다 . 고급 컴퓨팅 성능으로 이러한 모양을 시뮬레이션할 수 있지만 더 나아가 아직 합성되지 않은 새로운 입자가 무엇을 할 수 있는지 예측할 수 있습니다." 이러한 입자 모양이 제한된 공간에서 어떻게 조립되는지에 대한 지식 격차를 메우기 위해 Skye와 이번 연구의 수석 저자인 재료 과학 및 공학 조교수인 Julia Dshemuchadse 는 구형 용기에서 사면체 입자 어셈블리를 시뮬레이션했습니다. 각각은 적게는 4개의 입자와 많게는 10,000개의 입자를 보유했습니다.
각 시뮬레이션에서 컨테이너는 내부에 프로그래밍된 입자 수만큼 가능한 많이 축소됩니다. "이 시뮬레이션은 증발하면서 수축하는 액체 방울 내부에 입자가 배치되어 일부 콜로이드 물질이 생성되는 방식을 모방합니다."라고 Dshemuchadse가 말했습니다. 이러한 입자는 여러 가지 방식으로 서로 맞을 수 있지만 두 가지 뚜렷한 모티브가 있습니다. 육각형 면이 인접하여 정렬되거나 삼각형에 인접한 육각형 면이 반대 정렬됩니다. 각각의 모티프는 컨테이너의 경계에 다르게 부합하는 전체 구조를 구동합니다.
Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg가 주도한 프로젝트인 유중수 에멀젼 액적의 제한된 자가 조립으로 인한 콜로이드 클러스터의 예. Cornell 시뮬레이션은 미래의 콜로이드 물질의 조립을 제어하는 데 도움이 될 수 있습니다. 크레딧: Wang, J., Mbah, CF, Przybilla, T. et al.
최소 자유 에너지 구조로서의 매직 넘버 콜로이드 클러스터. 냇 커뮤 "이러한 정렬되지 않은 입자가 있으면 평평한 층을 정말 잘 형성하고 무한히 넓게 쌓을 수 있어 정말 좋은 결정을 만들 수 있습니다."라고 Dshemuchadse는 말했습니다. 크기는 더 작은 곡률을 갖지만 "입자를 정렬하면 구조가 구형 쉘에 더 잘 맞는 곡선 모티브를 형성할 수 있습니다.
작은 수의 입자에서는 작은 용기가 큰 곡률을 갖기 때문에 정렬된 모티브가 선호됩니다." 이 발견은 재료 과학자들 에게 일반적으로 정렬된 구조로 조립되지 않는 입자 시스템에서 큰 결정을 성장시키는 방법을 제공합니다. 잘 정렬된 결정을 얻는 다른 방법은 해당 구조를 구동하는 특수 방향으로 제한된 입자로 재료를 "씨딩"하는 것과 같은 기술을 포함하지만 이러한 방법은 실험적 실현에서 덜 간단할 새로운 유형의 입자를 제작해야 합니다. 이러한 시스템. 대조적으로, 평평한 기판에 결정을 형성하는 것이 종종 표준이며, 이 연구는 이 기술이 결과 구조에 어떻게 도움이 될 수 있는지를 지적합니다. "콜로이드 결정은 작고 결함이 많은 경향이 있지만 대부분의 응용 분야에서 유용하려면 상당히 크고 결함이 없어야 합니다."라고 Sky가 말했습니다.
"컨테이너나 벽을 올바르게 선택하면 다른 방법보다 훨씬 더 크고 품질이 좋은 수정을 만들 수 있다는 아이디어가 있습니다." Sky는 플라즈몬 및 포토닉스와 같은 분야에서 이 어셈블리 기술을 사용하여 동일한 입자를 두 가지 다른 방식으로 방향을 지정할 수 있으므로 엔지니어가 선택한 어셈블리 구성에 따라 다른 응답을 갖는 장치를 만들 수 있다고 덧붙였습니다. 추가 탐색 2D 트위스트를 사용한 상향식 구조로 새로운 재료 생성 가능 추가 정보: Rachael S. Skye 외, 경계면 곡률을 통해 구속된 단단한 모양의 조립 구조 조정, Soft Matter (2022). DOI: 10.1039/D2SM00545J 저널 정보: Soft Matter 코넬대학교 제공
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