Laserengineer

…Заголовок подошел бы для НФ-ужастика, но мы расскажем о физической химии и электромагнитной активности планеты - ледяного гиганта.

В 1986-м «Voyager-2» прошел вблизи Урана, исследовав, помимо прочего, параметры и конфигурацию его магнитного поля. Так учёные получили данные для моделирования токопроводящих недр Урана.
Магнитное поле каменных планет земного типа генерируется циркулирующими потоками в расплавленном металлическом ядре.
Магнитное поле Урана, как оказалось, генерируется в не таких глубоких слоях, а именно: в водяной (или ледяной) мантии. Но вода и известные кристаллические формы льда, даже с учётом примеси аммиака, не имеют достаточной электропроводности для такого эффекта.

В 1988-м Пьерфранко Демонтис и др. сформулировали гипотезу, согласно которой при давлении порядка 100 ГПа (миллион атмосфер) и высокой температуре будет возникать особая кристаллическая форма: лёд XI с суперионной электропроводностью. Решетка таких кристаллов состоит из ионов кислорода, а внутри нее свободно движутся ионы водорода (протоны) – они обеспечивают проводимость на уровне металлов.
В чем-то такой суперионный лёд похож на металл. В кристаллической решетке металла свободно движутся электроны (электронный газ), а тут – протонный газ.

Были предсказаны некоторые свойства суперионного льда, в частности:
- Плотность: в 4 раза больше, чем у обычного льда.
- Цвет: черный, с металлическим блеском.
- Текучесть: суперионный лед может вести себя, как вязкая жидкость.

В 2019-м сборная команда из Чикагского университета и Института Карнеги получила суперионный лед в достаточном количестве и на достаточное время, чтобы исследовать его свойства.
Кстати, для этого потребовались менее жесткие условия, чем было предсказано: лед XI начал появляться при температурах 627 °C - 1627 °C и давлении 20 ГПа.
А как в действительности обстоят дела на Уране - мы узнаем позже

Больше интересного - Пожиратели мифов

В 1680-м Жан-Батист Кольбер, премьер-министр Франции собрал коммерсантов на совещание, и кто-то из них предложил: «позвольте делать бизнес» (laissez faire).
В 1759-м Адам Смит подкрепил это предложение – идеей о «невидимой руке» рынка (которая все отрегулирует, если государство не будет мешать).
К 1780-м «невидимая рука» дорегулировалась до Великой Французской революции, Наполеоновских войн и т.д. Европа с колониями съехала в мясорубку, апогеем которой стала 1-я Мировая война.

Из нее в 1918-м мир вышел расколотым уже не только на враждующие империи, но и на враждующие классы, и на враждующие политические системы (капитализм и социализм).
Экономисты заподозрили, что «laissez faire» - плохая идея.
Когда в конце 1920-х «невидимая рука» привела к Великой Депрессии и 2-й Мировой войне, подозрение переросло в уверенность.
В середине 1940-х в противовес «laissez faire» было предложено «welfare state» [дословно - государство всеобщего благосостояния] (т.е. госрегулирование рынка и субсидии для бедных).

Эти принципы во 2-й половине XX века привели к фантастической удаче. Жизнь становилась все прекраснее... Но регулируемый капитализм не очень устойчив. Его раскачивает борьба внутри элиты между финансовой олигархией и государственной бюрократией. В 2000-х схема посыпалась, а управленческий хаос вскоре перерос в мировую войну нового типа.

Война пройдет, но хаос только усилится. Доверие жителей к любой из политических систем - ниже плинтуса. Нужно что-то новое…

Есть вариант: «transparent government» [дословно - прозрачное правительство]. Отличие от «welfare state» XX века - отсутствие секретов. Открыта вся информация о принятии решений правительством, в т.ч. исходные данные и прогнозы вместе с методами прогнозирования. Открыты все личные данные должностных лиц, политиков, и компаний, связанных с ними. Любой человек может со своего компьютера посмотреть все это без ограничений.
Этот принцип известен, как «Zero Trust».
Только так общество может иметь дело с властью, заведомо не заслуживающей доверия.
Кто-то скажет: политики никогда не согласятся на это. Что ж, посмотрим…

Больше интересного - Пожиратели мифов

После 10 лет непродуктивного романа с «зеленой энергетикой», и на фоне обострившихся проблем с нефтегазовой логистикой, Европа готова вернуться к атомным реакторам.
Но к каким?
Откатиться к середине XX века и строить большие АЭС (NPP) – не выход, поэтому выбор был сделан в пользу малых модульных реакторов (SMR).

Но это тоже не выход. Нельзя решить проблему просто перейдя от больших АЭС к малым. Если сохранится вся огромная цепочка (обогащение урана, изготовление топливных таблеток, монтаж ТВЭЛов, технологии перезагрузки топлива и утилизация отработанного топлива) – то неудача гарантирована.
В нынешних условиях нестабильности любая длинная транснациональная цепочка [добычи и сложной переработки сырья, создания и доставки экзотических полуфабрикатов] - непременно будет рваться.

Опять-таки, главное обязательное требование к новым ядерно-энергетическим решениям - никакой экзотики в материалах и топливе.
Реактор должен питаться топливом, максимально близким к природному торию или к природному (необогащенному) урану. Причем не должно быть привязанности к какому-то одному топливу. Неизвестно, что будет доступным завтра: урановая руда, или ториевый песок, или концентраты из морской воды или золы с угольных ТЭЦ.

Т.е. реактор должен быть всеядным: добывать энергию из любых смесей с достаточной концентрацией актиноидов.
Реалистично ли такое требование?
С научно-прикладной точки зрения – да. Все придумано в XX веке, даже в нескольких вариантах.

Вместо эпилога: «…оно появилось – бессмысленно огромное, горячее, смрадное, все из клепаного металла, попирающее дорогу чудовищными гусеницами, облепленными грязью, – не мчалось, не катилось – перло, горбатое, неопрятное, дребезжа отставшими листами железа, начиненное сырым плутонием пополам с лантанидами, беспомощное, угрожающее, без людей, тупое и опасное – перевалилось через перекресток и поперло дальше» (А. и Б. Стругацкие «Обитаемый остров», 1969 г.)

Больше интересного - Пожиратели мифов

Этот стереотип распространился в конце XX века, и стал крайне модным после Великого локдауна 2020 – 2022.
Причина популярности этого стереотипа в том, что за 100 лет (между 1890-ми и 1990-ми) люди в среднем действительно стали чаще болеть. Но не потому, что раньше люди были здоровее, а потому, что они обычно не доживали до нынешнего медианного возраста.

📌Медианный возраст делит население пополам (половина - старше, половина - моложе):
- В аграрную эру это около 15 лет. 50% умирали в детстве или в юности, т.е. к 20 годам. Из тех, кто перешагнул рубеж 20 лет - 50% доживали до 50 лет. Редко кто достигал 80 лет.
- В раннюю индустриальную эру (XIX век) медианный возраст вырос до 22 лет.
С 1950-х статистически значимое число людей (более 10%) стали доживать до 80+ лет.

Сейчас для развитых стран:
- медианный возраст около 45 лет
- ожидаемая продолжительность жизни 80+ лет
Нынешние 45-летние намного здоровее 45-летних ХIX века. Причин много.
- исчезновение голода,
- повсеместная гигиена,
- ограничение трудовых нагрузок,
- общедоступная базовая медицина. Витамины, антибиотики, вакцины от фатальных инфекций (например, полиомиелита) и балансирующие препараты (например, ингибиторы протонной помпы - ИПП) резко снизили риск перехода заболеваний в хроническую прогрессирующую форму.

Вместо эпилога:
В 1665-1666 Англию, одну из самых развитых стран мира, поразила чума. От нее только в Лондоне умерло около 100.000 человек
В 2013-2014 Мадагаскар, одну из беднейших стран мира, поразила чума. От нее умерло 79 человек

Больше интересного - Пожиратели мифов

Глюки свойственны всем видам «зеленого поворота» (включая энергетику и транспорт), однако глюкомобиль не об этом, а о глюкозе (и о любых углеводах), как топливе.
Если разобраться, то все земные организмы являются глюкомобилями. Глюкоза - самый универсальный биохимический источник энергии. В крови поддерживается некоторый уровень глюкозы и кислорода. Мы получаем энергию за счет гликолиза (ферментативного окисления глюкозы - кислородом).

Схема биотопливного элемента для электропитания имплантов.

В 2000-х возникла идея создать миниатюрную электрохимическую топливную ячейку (fuel cell) для медицинских имплантов. Эти импланты потребляют мизерную мощность, от организма не убудет. А имплант-завимимому человеку не придется беспокоиться о заряде батарейки.

Между тем, возникла мода на немедицинские чипы-импланты. Почему бы их не запитать таким же способом?
И кстати, почему обязательно импланты? Чем плох гаджет, который не надо заряжать из сети. Просто добавляем ложку сахара в фидер топливной ячейки.
Тема сахарной батарейки (sugar battery) завертелась в прикладной физхимии, но лишь в 2020-х дошла до машин с высокой потребляемой мощностью, таких как электромобили.

С самого начала «зеленого поворота» в транспорте, люди справедливо возмущаются низкой удельной емкостью аккумуляторов (даже хваленых литий-ионных). Возить под брюхом аккумулятор массой полтонны (очень дорогой и пожароопасный) - сомнительное удовольствие.
Еще того и гляди очередной карантин или война затруднит поставки лития…

…А углеводов – прорва везде. Это и сахар, и растительные отходы (они состоят в основном из целлюлозы, которая гидролизуется в техническую глюкозу).

И об удельной емкости:
Бензин: 43 МДж/кг
Глюкоза и пр. углеводы: 15 МДж/кг
Сахарный сироп (25% раствор сахара в воде) 3,75 МДж/кг
Аккумулятор Li-Ion: 250 Втч/кг (0,9 МДж/кг)

Удельная емкость сиропа в 4 раза больше, чем у аккумулятора Li-Ion. К тому же сироп отрицательно пожароопасный. Его невозможно поджечь, он погасит огонь. Это на заметку создателям промо-роликов о глюкомобиле

Больше интересного - Пожиратели мифов