Tańsze żarówki LED

Tańsze żarówki LED - elektroonline.pl

23 marzec 2011
Tańsze żarówki LED

Naukowcy i inżynierowie z USA wynaleźli technologię produkcji tanich i wydajnych żarówek LED. Do ich wytwarzania zastosowano technologię stosowaną w produkcji procesorów do telefonów komórkowych i komputerów - poinformował magazyn Technology Review.

Żarówki LED to najdroższe z ogniw energooszczędnych. Przyczyną jest technologia produkcji, zapewniająca długotrwały czas pracy. Jest ona wytwarzana przy zastosowaniu plastra tzw. wafla z węgliku krzemu bądź szafiru. W zależności od mocy żarówki koszt tej technologii stanowi od 30 do 60% jej ceny.

Naukowcy z Departamentu Energii USA oraz inżynierowie z małej, kalifornijskiej firmy badawczo-rozwojowej Bridgelux zmniejszyli koszt produkcji żarówek LED o 75%. Zmienili oni konstrukcję układów sterujących i technologię wytwarzania, tak, że możliwe było zastosowanie technik używanych przy tworzeniu standardowych mikroprocesorów produkowanych dla komputerów PC oraz smartfonów.

Żarówki LED są zwykle wytwarzane poprzez pokrycie żółtymi związkami fosforu świecących na bladoniebiesko diod LED, opartych na azotku galu. Po takiej operacji żarówka daje biało-żółte światło. Azotek galu jest wytwarzany na waflu z węgliku krzemu bądź szafiru. Im większy wafel, tym więcej można z niego wytworzyć diod LED, a więc ich cena będzie niższa. Technologię produkcji azotku galu na największych, jak dotąd 15 centymetrowych waflach szafirowych, opracowała niemiecka firma Osram Opto Semiconductors.

Naukowcy z Departamentu Energii i inżynierowie z Bridgelux postanowili obejść to ograniczenie używając do produkcji azotku galu 20 centymetrowych wafli krzemowych, stosowanych w produkcji mikroprocesorów dla smartfonów i komputerów. Musieli poradzić sobie z problemami, jakie powoduje zastosowanie krzemu przy procesie wzrostu azotku galu. Zachodzi on bowiem w temp 1000 st. C. Różnica naprężeń w warstwie kryształów azotku galu i waflu krzemowym podczas chłodzenia po tym procesie, powoduje pękanie kryształów azotku galu. Uniknięto tego, dodając cienką, elastyczną błonę, utrzymującą jednakowe ciśnienie w obu warstwach.

Cenę żarówki LED o mocy stanowiącej ekwiwalent tradycyjnej żarówki 60 wat, nowa technologia zmniejszyła z 40 USD do 18 USD. Bridgelux planuje także opracowanie zintegrowanego układu sterującego, co powinno przynieść dalszy spadek kosztów. Jak przewidują inżynierowie z Bridgelux, nowe żarówki LED pojawią się na rynku za około 2-3 lata.

PAP

Broń kinetyczna

Trzy gramy zamieniają pancerną ścianę w plazmę - Nasz Dziennik - Świat - Poniedziałek, 21 marca 2011, Nr 66 (3997)

Rosjanie z powodzeniem prowadzą prace nad bronią kinetyczną rozwijane dotąd przede wszystkim w USA
Trzy gramy zamieniają pancerną ścianę w plazmę

Niewielkie pociski wyrzucane z elektromagnetycznej wyrzutni osiągają prędkość 6,25 km/s. Płytka ze stalowej blachy uderzona taką bronią natychmiast wyparowuje, zamieniając się w plazmę.

Eksperci Instytutu Wysokich Temperatur z laboratorium w podmoskiewskiej Szaturze zademonstrowali wyrzutnię o napędzie elektromagnetycznym, pozwalającą rozpędzić niewielki pocisk o rozmiarach tabletki i wadze 3 gramów do tak ogromnej prędkości, że potrafi on dokonać ogromnych zniszczeń, mimo że nie przenosi żadnego ładunku wybuchowego. Ma to kolosalne znaczenie w ewentualnych zastosowaniach wojskowych. Okręt lub czołg wyposażone w tego typu broń nie przewoziłyby prochu ani innych niebezpiecznych materiałów. Trudniej jest zniszczyć pojazd, na którym nie ma co pod wpływem ostrzału wybuchnąć.
Rosyjska stacja NTV pokazała eksperyment, w którym przed wyrzutnią ustawiono trzy płytki z metalowej blachy o średnicy pomarańczy i grubości około milimetra. Po wystrzeleniu w ich stronę pocisku pierwsza płytka całkowicie zniknęła. Ogromna energia kinetyczna pędzącego kawałka metalu rozgrzała blachę do temperatury, w której żelazo nie tylko paruje (2750 st. C), ale zamienia się w plazmę, czyli stan, w którym elektrony odrywają się od jąder atomowych. Druga płytka, przez którą przeleciał pocisk, została rozdrobniona w metalowe wióry. Pozostała jedynie trzecia, przebita na wylot.
Obecnie Rosjanom udało się osiągnąć prędkość wyższą niż możliwa do uzyskania przez pociski balistyczne. - W naszym laboratorium badawczym największa szybkość to 6,26 kilometra na sekundę. To bardzo blisko do pierwszej prędkości kosmicznej - mówi, pokazując wyrzutnię, Alieksiej Szurupow, dyrektor ośrodka. Pierwsza prędkość kosmiczna wynosi 7,91 km/s. Jest to prędkość potrzebna, żeby ciało pokonało przyciąganie ziemskie i zaczęło poruszać się po orbicie. Gdyby rosyjską "tabletkę" udało się rozpędzić do takiej prędkości, mogłaby krążyć wokół Ziemi, o ile nie natrafi na żadne przeszkody. Otwiera to perspektywę zastosowań tej technologii do niszczenia celów bardzo odległych, także znajdujących się w kosmosie.

Szyna - pocisk - szyna
Technologia zastosowana w wyrzutni elektromagnetycznej oparta jest na dość prostych podstawach teoretycznych. Prawa fizyki rządzące wzbudzaniem pola magnetycznego pod wpływem przepływu prądu i ruchem ciał w tym polu znane są od XIX wieku, a obecnie naucza się ich w szkołach. Pocisk wykonany jest z materiału przewodzącego lub przynajmniej nim pokryty, a przy tym posiada własny ładunek elektryczny. Umieszczony jest pomiędzy dwoma szynami podłączonymi do prądu. Dzięki zamknięciu obwodu układ szyna - pocisk - szyna staje się elektromagnesem. Pole magnetyczne powoduje z kolei, że naładowany elektrycznie przedmiot rozpędza się.
Jednak to, co jest takie proste w teorii, nie od razu może być zastosowane zgodnie z oczekiwaniami wojskowych chcących mieć skuteczną broń i uzyskać przewagę nad konkurentami, a potencjalnie przeciwnikami. Podstawowy problem to zasilanie. Ogromna energia, z jaką porusza się pocisk, nie wzięła się znikąd. Szyny są zasilane elektrycznością, a tę trzeba do nich dostarczyć, i to z bardzo dużą prędkością, nieosiągalną dla publicznych i przemysłowych sieci przesyłowych. W Szaturze używa się kilkuset przemyślnie połączonych akumulatorów, których cały zapas energii jest uwalniany w ciągu niecałej sekundy. Z tego powodu wyrzutnie broni kinetycznej nie mogą być obecnie instalowane w czołgach lub na okrętach wojennych. Także możliwości wyrzutni stacjonarnych są słabsze od oferowanych przez technikę rakietową.
Inne problemy techniczne wynikają z wielkości energii, jaka w bardzo krótkim czasie skupia się w małym pocisku. Na jego styku z szynami pojawia się ogromna temperatura, szybko niszcząca szyny. Siły wytwarzane przez pole magnetyczne stawiają również wyrzutniom trudne wymagania konstrukcyjne. Potęguje je dodatkowo fakt przekraczania przez pocisk bariery prędkości dźwięku.
Pierwsze próby zastosowania zjawisk magnetycznych do celów wojskowych pojawiły się już podczas I wojny światowej. Badania nad tym prowadzili bez powodzenia Niemcy, a Francuz Louis Fauchon-Villeplee opatentował "aparat elektryczny do wyrzucania pocisków". Podczas kolejnej wojny w III Rzeszy gotowy był prototyp działa przeciwlotniczego o napędzie elektromagnetycznym, jednak upadek Niemiec i zakończenie wojny przerwały projekt.
Do badań nad wyrzutniami elektromagnetycznymi powrócono następnie w latach 50. w Australii, później przejęli je Brytyjczycy. To do nich należy rekord prędkości pocisku kinetycznego wynoszący 20 km/s. Dotyczył jednak bardzo małego ładunku bez siły niszczącej. Obecnie najbardziej zaawansowaną technologią wyrzutni elektromagnetycznych dysponuje amerykańska Marynarka Wojenna, dla której pracują ośrodki badawcze w Virginii oraz uniwersytetu w Austin, w Teksasie. Prowadzone są testy z wyrzutnią pocisków o masie 3,2 kg, które osiągają prędkość 2,5 km/s. Ich energia kinetyczna wynosi 9 megadżuli. To wystarczy, żeby przebić pancerz czołgu. Z myślą o niszczycielach klasy USS Zumwald, które wejdą do służby w 2013 roku, projektowane są wyrzutnie nadające pociskom energię 11 megadżuli, o prędkości 5,8 km/s. W założeniach mają trafiać w cele odległe o 200 mil morskich (370 km) z dokładnością do 5 metrów. Ostatnie ujawnione testy tej broni odbyły się w 2008 roku, zaś jej dalszy rozwój jest objęty tajemnicą.
Prace nad bronią kinetyczną to przykład na współczesne oblicze wyścigu zbrojeń pomiędzy największymi militarnymi potęgami świata. Układy rozbrojeniowe nakładają ograniczenia w rozwoju broni atomowej, międzynarodowy konsensus zakazuje prac nad chemicznymi i biologicznymi środkami rażenia. W tej sytuacji oprócz rozwoju broni konwencjonalnej trwają poszukiwania sposobów wojskowego zastosowania wszelkich znanych zjawisk i praw natury. Każde państwo liczy na to, że dzięki odkryciom swoich naukowców wejdzie w posiadanie unikalnej technologii dającej przewagę nad konkurencją.

Piotr Falkowski

Rodzaje reaktorów atomowych

Na świecie pracuje prawie 450 reaktorów energetycznych - Biznes w Onet.pl

Według najnowszych danych Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (MAEA), przed trzęsieniem ziemi w Japonii na świecie działały 442 reaktory energetyczne, dostarczające 375.000 GW energii elektrycznej. 65 jest w budowie, pięć jest wyłączonych na dłuższy czas.

Dodatkowo działa kilkadziesiąt reaktorów badawczych - jak np. polski w Świerku pod Warszawą - oraz różnego typu reaktory eksperymentalne. Zazwyczaj reaktory badawcze produkują też izotopy promieniotwórcze do zastosowań w medycynie i przemyśle. Z kolei reaktory eksperymentalne służą do testowania nowych technologii, które w przyszłości mogłyby znaleźć zastosowanie również i w energetyce.

Najpopularniejszą obecnie technologią jest reaktor wodny ciśnieniowy - PWR. Jako generację III+ rozwija ją większość największych producentów - koncerny Areva, Westinghouse oraz rosyjski Atomstrojprojekt. Z kolei koncern GE-Hitachi buduje i projektuje kolejne generacje reaktorów wodno-wrzących - BWR. Reaktory z Fukushimy to właśnie BWR-y z końca lat 60. produkcji GE. Specyficzną technologią jest CANDU - opracowany w Kanadzie ciężkowodny reaktor ciśnieniowy, który może pracować na naturalnym - niewzbogaconym - uranie. Z kolei w Wielka Brytania pd lat 50. rozwijała technologię GCR - reaktorów chłodzonych gazem, które ciągle pracują. Brytyjczycy kolejne siłownie zamierzają jednak stawiać w technologii PWR.

Pierwsza elektrownia dostarczająca prąd do sieci ruszyła w 1954 r. w ZSRR, jednak pierwszym w pełni komercyjnym - obliczonym na produkcję prądu - projektem była siłownia Calder Hill w Wielkiej Brytanii, która ruszyła w 1956 r. Rok później ruszyła pierwsza elektrownia w USA.

Najstarsze działające reaktory energetyczne - wczesnej II generacji - mają obecnie około 40 lat i w najbliższych latach będą sukcesywnie wyłączane. 40-letnie - uszkodzone po trzęsieniu ziemi - bloki elektrowni Fukushima Daiichi miały ostatecznie stanąć pod koniec marca.

Niektóre reaktory II generacji uzyskały ostatnio certyfikaty, pozwalające im działać jeszcze do drugiej połowy dekady.

W styczniu 2011 r. do sieci podłączono reaktor Kaiga 4 w Indiach o mocy elektrycznej 200 MW. W 2010 r. do sieci podłączono pięć reaktorów: dwa w Chinach i po jednym w Rosji, Indiach i Południowej Korei. Definitywnie zamknięto eksperymentalny francuski reaktor Phoenix. Ruszyły natomiast budowy 15 reaktorów: dziewięciu w Chinach, 2 w Rosji, 2 w Indiach i po jednym w Japonii i Brazylii.

W 2009 r. do sieci podłączono po jednym reaktorze w Japonii i Indiach. Ostatecznie zamknięto dwa bloki w Japonii i reaktor w Ignalinie na Litwie. Ruszyła natomiast budowa 12 bloków, z czego aż 9 w Chinach, 2 w Rosji i jednego w Korei Południowej. Wznowiono też budowę dwóch bloków w Mochovcach na Słowacji oraz rosyjskiej pływającej dwureaktorowej elektrowni na barce Akademik Łomonosow.

W Stanach Zjednoczonych działają obecnie 104 reaktory energetyczne typu PWR lub ABWR (ulepszona wersja BWR produkcji GE-Hitachi). 28 starych bloków definitywnie zamknięto. Amerykańskie firmy energetyczne planują bądź rozważająbudowę kilkudziesięciu kolejnych bloków, w większości III+ generacji, jak reaktory EPR Arevy, AP-1000 Westinghouse oraz ESBWR GE-Hitachi.

Francja prawie 80 proc. - największy odsetek na świecie - energii elektrycznej czerpie z elektrowni atomowych. Działa tam 58 reaktorów PWR, kolejny jest w budowie a jeszcze jeden w planach. 9 reaktorów w starej technologii GCR z lat 1959-72 zostało już definitywnie zamkniętych, podobnie jak i dwa eksperymentalne reaktory typu FBR.

Za potencjalnie największy rynek uważa się Chiny, które planują do 2030 r. wybudować ok. 100 reaktorów. Obecnie w Chinach pracuje 13 reaktorów PWR - w tym 2 CANDU, w budowie jest 26 bloków typu PWR, a w bezpośrednich planach jest budowa następnych 27 PWR.

W Japonii przed trzęsieniem ziemi działały 54 reaktory PWR, BWR i ABWR. W kraju tym znajduje się największa elektrownia atomowa na świecie Kashiwazaki-Kariwa. Jej 5 reaktorów BWR i 2 ABWR dostarcza w sumie niemal 8000 MW mocy elektrycznej. Japończycy budują też 3 reaktory ABWR, w planach mieli 8 kolejnych ABWR (w tym 2 w miejsce zamykanych bloków w Fukushima Daiichi) i 2 PWR. 5 starych bloków zostało już ostatecznie zamkniętych.

W Rosji działa obecnie 21 reaktorów typu PWR (Rosjanie określają tą technologię jako VVER - PAP) oraz 11 RBMK - ten typ reaktora uległ awarii w Czernobylu. 10 kolejnych PWR jest w budowie, 8 projektów zostało z kolei zawieszonych bądź anulowanych. 5 starych siłowni - głównie z reaktorami PBMK - zostało już zamkniętych.

Na Ukrainie działa 15 reaktorów PWR rosyjskiej konstrukcji, 8 projektów zostało zawieszonych bądź anulowanych. Ostatnio Ukraina podpisała jednak z Atomstrojprojektem umowę na wznowienie budowy 2 reaktorów PWR. 4 bloki typu RBMK w Czernobylu (w tym zniszczony przez awarię) zostały zamknięte, projekt kolejnych 2 anulowano.

Kanada ma 18 działających reaktorów w technologii CANDU, 4 obecnie nie działają a 3 najstarsze z lat 62-72 są już ostatecznie wyłączone.

Wlk. Brytania zamknęła definitywnie 26 starych reaktorów GCR z lat 50. i 60. Ciągle działa 18 reaktorów AGR - ulepszonej wersji GCR - oraz 1 PWR. W planach Brytyjczycy mają budowę kolejnych reaktorów, m.in. 4 PWR francuskiej Arevy.

W Niemczech działa obecnie 17 reaktorów BWR i PWR, 19 zostało już zamkniętych, budowa 4 została zawieszona bezterminowo bądź przerwana. W poniedziałek kanclerz Niemiec Angela Merkel ogłosiła, że zamierza czasowo wyłączyć 7 najstarszych elektrowni do czasu rozważenia, czy mogą one dalej działać.

Na Tajwanie działa 6 reaktorów, do 2012 ma ruszyć budowa dwóch kolejnych typu ABWR. W Finlandii są po 2 reaktory PWR i BWR, trwa tam budowa francuskiego reaktora EPR. Szwecja ma 7 BWR i 3 PWR, 3 najstarsze reaktory są już zamknięte. W najbliższym czasie Szwedzi mają zamiar rozbudować swoją energetykę jądrową.

W Czechach działa 6 rosyjskiej konstrukcji PWR, budowę 2 kolejnych wstrzymano, koncern CEZ zamierza rozpisać nowy przetarg na nie. Na Słowacji działają 4 reaktory PWR, również rosyjskiej konstrukcji, 2 kolejne są w budowie, 3 najstarsze zostały już zamknięte.

Thunderbolt - przesył danych 10Gb/s

DIGIT - Serwis Digit Online

Końcówka złącza Thunderbolt Kontroler Thunderbolt - schemat integracji kontrolera

Thunderbolt to oficjalna nazwa technologii znanej dotychczas jako "Light Peak". System transferu danych ma umożliwić przesył informacji z szybkością do 10 Gb/s.
Taka przepustowość ma pozwolić np. na przeniesienie z jednego nośnika
na inny "pełnometrażowego filmu HD w niespełna 30 sekund".



Technologia
Thunderbolt została wprowadzona na rynek w ramach technicznej
współpracy z firmą Apple i początkowo będzie dostępna w nowej linii laptopów MacBook Pro (miały one swoją premierę 24 lutego br.). Nie jest to szczególną niespodzianką - to właśnie Apple uchodzi za inspiratora powstania tego interfejsu (z pomysłem na stworzenie nowej technologii przesyłu danych firma miała wystąpić do Intela jeszcze w 2007 r.)

Thunderbolt to oficjalna nazwa technologii znanej dotychczas jako "Light Peak". System transferu danych ma umożliwić przesył informacji z szybkością do 10 Gb/s. Taka przepustowość ma pozwolić np. na przeniesienie z jednego nośnika na inny "pełnometrażowego filmu HD w niespełna 30 sekund".

Technologia Thunderbolt została wprowadzona na rynek w ramach technicznej współpracy z firmą Apple i początkowo będzie dostępna w nowej linii laptopów MacBook Pro (miały one swoją premierę 24 lutego br.). Nie jest to szczególną niespodzianką - to właśnie Apple uchodzi za inspiratora powstania tego interfejsu (z pomysłem na stworzenie nowej technologii przesyłu danych firma miała wystąpić do Intela jeszcze w 2007 r.)