Perspektivy jaderné energetiky

Rychlé množivé reaktory

Současná jaderná energetika je založena na spotřebě přírodního Uranu. Přírodní Uran se skládá ze dvou hlavních izotopů: U238 (99,3 %) a U235 (0,7%). Pro současnou jadernou energetiku má zásadní význam U235, kterého je v přírodě relativně málo. Zásadním úkolem současnosti je tedy dosáhnout toho, aby reaktory mohly zpracovávat mnohem běžnější izotop U238. Pak bezesporu jaderná energetika může být řešením budoucí situace, kdy dojde základní energetická surovina dneška - ropa.

Proto se v současnosti vkládají velké naděje do vývoje tzv. rychlých množivých reaktorů. Tyto reaktory z běžného U238 vyrobí nejprve ve velkém množství Plutonium Pu239, část ho spotřebují na výrobu energie a zbytek se dá využít jako "palivo" pro jiné reaktory. Další možností je využít U233, který je vyroben v reaktoru pomocí záchytu neutronu z Thoria Th232 (o perspektivním využití Thoria, viz můj příspěvek). A Thoria je v přírodě až třikrát více než Uranu...

Využití vyhořelého paliva

Doposud jaderný odpad mířil nejčastěji do úložiště pod zem. Ideální by bylo, kdyby se vyhořelé palivo dalo efektivně znovu využít v reaktorech. Posledním směrem výzkumu jsou reaktory chlazené tavenými solemi. Princip je takový, že se vyhořelé palivo rozpustí v roztavených solích, například ve fluoridech. V tomto stavu se pak v reaktoru dále štěpí a mění v prvky, které se rychleji rozpadávají. Tímto způsobem by se dalo vyhořelé palivo opětovně využít, a ještě by se přeměnilo v materiál, který ztratí svoji nebezpečnou radioaktivitu už v průběhu několika set let snížily.

Poločas rozpadu nejdůležitějších štěpných produktů

CoJeNového

Kdy se vrátí člověk na Měsíc

Poslední lidská výprava Apollo 17 stanula na Měsici v 11. 12. 1972. Kdy se vrátí člověk na Měsíc a kdy by mohla být postavena trvalá základna na Měsíci? NASA zveřejnila první časový plán.

V dubnu 2006 se představitelé NASA setkali s představiteli dalších významných vesmírných agentur, abys si určili společná témata a strategie, které by vedly k úspěšnému návratu člověka na Měsíc. Dalším tématem byla rovněž idea trvale osídlené základny na jednom z Měsíčních pólů. (Na pólech je totiž vždy dostatek energie v podobě slunečního záření.)

Závěr: První lidská posádka by mohla přistát v roce 2020, ale o trvalé účasti na Měsíci se uvažuje až v roce 2024.

Jak by mohla vypadat případná mezinárodní spolupráce? NASA by poskytl transportní, komunikační a navigační prostředky, kdežto další vesmírné organizace by poskytly např. lunární obyvatelný modul pro posádku, energetické či logistické jednotky.

Základní dopravní prostředek, který dopraví posádku na Měsíc bude Ares 1 a Ares 5. Tím se Američné vrací poněkud zpět, neboť Ares kombinuje prvky raketoplánu s prvky stávajících raketoplánů. První testy těchto dopravních prostředků se plánují na rok 2009, plné zapojení do kosmického programu na rok 20014. Jelikož v roce 2010 skončí životnost raketoplánů, bude NASA 4 roky bez vesmírných dopravních prostředků...

První měsíční průzkumníci budou nejprve samozřejmě roboti. V roce 2008 zahájí podrobný průzkum Měsíce sonda Lunar Reconnaissance Orbiter, který se zaměří na místa poblíž pólů, která jsou velmi slibná, především proto, že až 80 % z celkového času zde svítí Slunce.

Neznámým faktorem je rovněž výskyt vodního ledu poblíž pólů. Přítomnost vodního ledu znamená přirozený zdroj vodíku a kyslíku. Tyto prvky se dají využít jako raketové palivo. Dosavadní teorie počítaly s velkým výskytem v kráterech poblíž pólů. Poslední výsledky výzkumu radioteleskopu v Arecibo tyto teorie pravděpodobně pohřbily. Definitvní odpověď na tuto otázku dá až v roce 2008 výše zmíněna sonda.

Je evidentní, že projekt návratu člověka na Měsíc a stavba tamnější základny, je značně komplikovaný projekt. Ale nyní to vypadá, že to NASA myslí vážně a to je první nutný krok.
Video - Crew exploration vehicle:

CoJeNového

Profil ponorek třídy Virginia

Třída Virginia představuje nejnovější třídu útočných ponorek USA, která má nahradit třídu Los Angeles. Úkolem této nové třídy bude bojové nasazení v rozmanitých podmínkách, a to především v pobřežních vodách, kde starší ponorky mají problém s použitím pasivního sonaru. Dalším problémem je velký výskyt min. Výroba začala v roce 1997, v současnosti jsou již 2 postaveny (SSN USS 774 Virginia a SSN 775 USS Texas). Celkem je plánováno postavit až 30 ponorek této třídy.
Tato třída představuje jednotrupé ponorky s hloubkovými kormidly v přední části trupu. Pohonná soustava o výkonu až 29800 kW (40000 k) je založena na atomovém reaktoru General Electric S9G.
Ze čtyř torpédometů ráže 533 mm, které jsou umístěny po dvou v každém boku přední části trupu, mohou být odpalována torpéda Mk. 48 a Mk. 48 ADCAP , (ukázka použití při útoku), protilodní rakety Harpoon nebo střely s plochou dráhou letu Tomahawk. Tomahawky mohou být dále odpalovány i ze odpalovacích šachet v přední části trupu.

Další zajímavosti:

• Klasický periskop chybí; je nahrazen kamerovým systémem,
• součásti ponorky je i přetlaková komora pro nasazení speciálních jednotek a zařízení pro připojení miniponorky,
• vnější vrstva trupu má strukturu podobnou kůži žraloka a zajišťuje tak minimální odpor vody, jedná se pravděpodobně o nejtišší současné ponorky.

Porovnání amerických útočných ponorek

Video na googlu

CoJeNového 

Čebyševovy polynomy a interpolace

Jednou ze základních otázek problematiky interpolace je, jak zvolit uzly (body ve kterých se interpoluje) tak, aby interpolační polynom aproximoval zadanou funkci co nejlépe.

Toho lze dosáhnout tak, že za uzly zvolíme kořeny Čebyševových polynomů. Tyto polynomy se definují takto:

kde m je přirozené číslo větší než 1. Ihned z (1) vyplývá, že T₀(x)=1, T₁(x)=x. Pro konstrukci dalších Čebyševových polynomů se využívá rekurentní formule:

Z rekurentní formule snadno získáme libovolné další Čebyševovy polynomy:

Nás zajímají kořeny těchto polynomů. Jsou všechny reálné, různé a leží uvnitř intervalu (-1,1), neboť pro ně platí ( snadno odvoditelné z (1) ):

kde k=0,1,...,m-1. Pokud chceme aproximovat funkci na intervalu (a,b) interpolačním polynomem s co nejmenší chybou, zvolíme za uzly z_k body, které vzniknou ze vzorce (3) následující úpravou:

Příklad

Uvažujme funkci f(x)=sin(x) na intervalu (0,pi). Pak pro kvadratickou aproximaci platí: uzly podle (3) a (4) jsou 0,2104 , 1,5708 a 2,9311. A funkční hodnoty jsou 0,2089 , 1 a 0,2089. Pro tyto hodnoty vytvoříme Newtonův interpolační polynom, který vyjde:

Na obrázku je grafické znázornění tohoto interpolačního polynomu.

CoJeNového

Vznášedlo jako řešení ucpaných silnic

Docela zajímavý způsob řešení problému věcně ucpaných silnic představila firma Urban Aeronautics, sídlící blízko Tel-Avivu. Zdejší technici chtějí vytvořit malé prakticky použitelné vznášedlo - X-Hawk. X-Hawk byl jako nefunkční model ve skutečné velikosti představen v červenci na letecké výstavě Farnborough International 2006.

X-Hawk má vpředu i vzadu horizontální vrtuli o průměru 2,5 metru a vzadu ještě dvě menší vertikální. Rozměry X-Hawku jsou 8,2x4 x3,3 metru. Maximální rychlost letu by měla být 250 km/hod., vznášedlo by mělo být schopné létat do výšek až 3,5 km a coby auto jezdit rychlostí mezi 16 a 19 km/hod. Váha se odhaduje na dvě tuny a jeho užitečná nosnost na 1362 kg. Jako pohon se předpokládá motor Honeywell LTS101 nebo silnější LHTEC CTS800 a MTR390.

U modelu vzniká i jejich vojenská varianta, sloužící jako přepravník vojenského materiálu nebo jako zdravotnická stanice. Firma však nemá na její vývoj dostatek financí, takže se spojila s Bell Helicopter a univerzitou Penn State University. Společně chtějí za tímto účelem požádat o finanční podporu americkou vládu. X-hawk bude možná na prodej za 10 až 15 let.

VIDEO

Zdroj: http://www.urbanaero.com/Xhawk_main.htm.

CoJeNového

Vytvoření obyvatelné oblasti na Marsu

Vědci přišli s nápadem, že na nehostinném Marsu by v určitém místě mohly být vytvořeny podmínky podobné těm, které panují na Zemi. Umožnit by to měla zrcadla umístěná na oběžné dráze kolem rudé planety. Zrcadla by odrážela sluneční světlo, které by "dodávalo" dostatek tepla a solární energie pro astronauty na povrchu Marsu. Někteří experti nicméně podotýkají, že umístění zrcadel na orbitu by mohlo být velmi složité. O tom, že by na rudé planetě mohlo být vytvořeno prostředí podobné pozemskému, dlouho snili vědci i autoři sci-fi.

Případná transformace Marsu na přívětivější planetu by i v případě realizovatelnosti trvala stovky let. Novým nápadem je možnost, že by se "transformační úsilí" zaměřilo jen na malou část povrchu planety tím, že by se na ni nasměrovalo sluneční světlo. Jeho koncept je založen na tom, že by na oběžnou dráhu bylo umístěno na 300 reflexních balonů o šířce asi 150 metrů, které by se pak uspořádali tak, aby vytvořili asi 1,5 kilometru dlouhé zrcadlo. Od něj by se mělo sluneční světlo odrážet na asi kilometr širokou oblast na povrchu planety. Teplota by se tím zvýšila na 20 stupňů Celsia proti minus 140 až minus 60 stupňům, které se tam běžně vyskytují. Díky zvýšení teploty by astronauti nepotřebovali tak masivní skafandry či buňky, v nichž by měli přebývat, a v důsledku by to vedlo k usnadnění jejich práce. Navíc by se slunečního světla využívalo i pro získávání energie. Světlo by také rozpustilo led, takže by měli co pít.

Atmosféra Marsu

Tlak na povrchu [mb]	6,9 - 9
Hustota na povrchu [kg m-3]	0,002
Průměrná teplota [K]	210
Denní rozsah teplot [K]	184 - 242
Složení [objemová procenta]	95,32 % CO2; 2,7 % N2; 1,6 % Ar; 0,13 O2; 0,03 % H20; 0,01 % NO;

Další informace: NewScientist.com .

CoJeNového

Miniprofil bojových vozidel Stryker

Současná americká pozemní bojová vozidla mají jednu velkou nepříjemnost - jsou příliš těžká. Tank M1 Abrams dosahuje 61,4 t a bojové vozidlo pěchoty M2 Bradley 22,7 t. Z toho vyplývá, že pro jejich leteckou přepravu se musí zvolit značně velké letadlo - C-5 Galaxy s nosností 131 t, či C-17 Globemaster III s nosností 78 t. Přeprava pomocí těchto letadel je značně nákladná a vyžaduje značně dlouhou letištní dráhu. Ideální by proto bylo, aby nová bojová vozidla byla schopna přepravy pomocí ekonomicky výhodnějšího typu C-130 Hercules s nosností 20 t, který dokáže přistát i na letištích s nezpevněnou drahou. Stryker tedy představuje prozatímní náhradu za těžká vojenská vozidla a je vyvíjen v mnoha účelových verzích; vždy se jedná o kolová vozidla - je tím zaručena vyšší rychlost (v porovnání s pásovými vozidly). Prozatímní proto, že definitivní náhradou bude FCS .

Přehled nejzajímavějších verzí

M1126 ICV.

Tato základní a nejvíce vyráběná verze představuje obrněný transportér pro přepravu 9 vojáků. Doposud je používáno přibližně 1500 vozidel tohoto typu -průměrná cena za kus dosahuje 1,52 milionu dolarů. Osádku tvoří dvě osoby (řidič a velitel). Výzbroj - 12,7 mm kulomet M2 (nebo 40mm granátomet Mk.19) na lafetě RWS. Na lafetě jsou rovněž umístěny vrhače zadýmovacích granátů. Lafeta RWS je dálkově ovládána z vnitřku vozidla, což je užitečné zejména při bojovém nasazení vozidla v zastavěném terénu. Jak totiž ukazují zkušenosti z ozbrojených konfliktů
minulosti i současnosti, střelec vysunutý z korby je velmi zranitelný. Na strykerech se velmi cenní především následující vlastnosti:
- rychlost (Stryker se může pohybovat rychlostí až 100 km/h),
- tichý provoz v porovnání s pásovými vozidly,
- vybavení moderní elektronikou (moderní počítače, komunikační prostředky, přístroje pro noční vidění) a
- ochranu (zásah zbraní typu RPG jen zřídka způsobí zranění posádky, je velmi odolné proti účinkům výbušnin podél komunikací).
- činnost v noci bez světel (posádka využívá přístroje pro noční vidění).
- hmotnost činí pouze 16,47 t.

M1128 MGS.
Tato verze představuje 105mm samohybný kanon, který původně tvořil výzbroj tanku Abrams. Primární účel - ničení opevněných cílů (především bunkry, ovšem ne tanky - viz M1134 ATGM). Osádka je tříčlenná (velitel, řidič a střelec). Hmotnost - 18,77 t.


M1134 ATGM.
Představuje raketový stíhač tanků s odpalovacím zařízením se dvěma protitankovými řízenými střelami TOW 2B a zaměřovačem ITAS (Improved TOW Acquisition System).





M1129 MC.

Tato verze představuje samohybný 120mm minomet.

Všechny verze mají dieselovou pohonnou jednotku (260 kw). Dojezd činí až 500 km.

Schopnost přežití na bojišti

Základní požadavek zněl na odolnost proti munici až do ráže 7,62 mm a střepinám dělostřeleckých granátů ráže 152 mm. V blízké budoucnosti se počítá s ochranou, která je tvořená keramickým materiálem, proti munici až do ráže 14,5 mm.

Videoklipy na googlu

-Nasazení Strykerů v Mosulu
- How Strykers Work .

CoJeNového

Newtonův interpolační polynom

V minulém příspěvku jsem ukázal, jak lze sestrojit Lagrangeův interpolační polynom; tento polynom je vhodný především pro teoretické záležitosti, jako např. pro formule numerického derivování či numerického výpočtu integrálu. Newtonův interpolační polynom (v bodech x₀, x₁,... x_n) je tvaru:

kde výraz
se nazývá poměrná diference řádu n. Pro lepší pochopení :

V praxi se využívá následujícího schématu:


Pro konstrukci polynomu se využijí čísla na horní diagonále ve výše uvedeném schématu.

Příklad: Uvažujme funkci y=f(x) zadanou následující tabulkou:

Pak pro výpočet koeficientů platí:

A tedy Newtonův interpolační polynom je tvaru:

Na závěr porovnání, jak interpolační polynom axproximuje zadanou funkci:

CoJeNového