Вчені придумали, як змусити левітувати воду у ядерних реакторах

Фізики з Вірджинського політехнічного інституту та університету штату відкрили новий спосіб левітації води, який детально досліджувався ще близько 300 років тому Йоганном Готлобом Лейденфростом. Запропоноване рішення значно знижує температуру, при якій краплі води в рідині починають літати над охолоджуваною поверхнею. Відкриття здатне підвищити ефективність відведення тепла в системах водяного охолодження, наприклад, в атомних реакторах.

Ефект Лейденфроста полягає у тому, що шар пари між краплею рідини та перегрітою поверхнею служить ізолятором для тепла. Своєю чергою це також змушує краплю левітувати над поверхнею. У критичних випадках ефект може призводити до вибухів пари, що є неприпустимим в експлуатації ядерних реакторів та й взагалі у сфері ядерного охолодження.

Дослідники з Вірджинії поставили перед собою завдання створити м’якші умови для передачі тепла від охолоджуваної поверхні рідини, щоби знизити ризик вибухового пароутворення, який зростає зі збільшенням температури середовища.

«Ми вважали, що мікропіляри змінять поведінку цього добре відомого явища, але наші результати перевершили навіть наше власне уявлення», — розповів інженер-механік Цзінтао Ченг з Вірджинського політехнічного інституту та університету штату. — «Спостережувані взаємодії бульбашок і крапель є значним відкриттям у галузі теплопередачі під час кипіння».

Запропонована вченими охолоджувана поверхня складається зі сотень крихітних стовпчиків висотою близько 0,08 мм, розташованих у вигляді сітки з кроком близько 0,12 мм. При розміщенні на такій поверхні крапля води покриває близько 100 стовпчиків. Завдяки цьому краплі починають закипати швидше, що призводить до ефекту левітації вже при температурі 130 °C замість приблизно 230 °C для звичайних плоских поверхонь.

Раніше ми розповідали, що науковці змогли збільшити швидкість квантового комп’ютера вдвічі, споживаючи у 30 000 менше енергії. За словами вчених, це робить використання квантових систем «більш реальним».