Суперэффективные батареи будущего: как высвободить энергию из возбужденных атомных ядер?.

86

(Чтобы не читать статью — можете посмотреть видео)

Междисциплинарные исследования по наблюдению за новым физическим явлением — процессом ядерного возбуждения с помощью электронного захвата (NEEC) — проводятся исследователями, в том числе из Торуни. Если это исследование будет успешным, оно станет шагом к созданию высокопроизводительных батарей.

Если можно наблюдать явление NEEC (Ядерное возбуждение электронным захватом) — это означает, что станет возможным контролируемое выделение огромного количества энергии, накопленной в возбужденных атомных ядрах. А это, в свою очередь, создаст новые ультраэффективные батареи в ближайшем будущем.

Такие нетрадиционные батареи могут генерировать — на единицу веса батареи — в миллионы раз больше энергии, чем традиционные химические батареи. Для этого они могут работать десятилетиями. Такие источники энергии были бы особенно полезны для питания движителей космических кораблей и транспортных средств, движущихся, например, вдоль дна океана или в кратере вулкана.

Исследование феномена NEEC проводится командой проф. Марек Поласик из химического факультета Университета имени Николая Коперника в Торуни (в состав группы входят: доктор хаб. Катаржина Слабковска, доктор Эва Вендер и доктор Лукаш Сыроцкий) в сотрудничестве с учеными из Исследовательской лаборатории армии США.

профессор Поласик, чья команда принимала участие в разработке эксперимента, объясняет, что ионы молибдена 93Mo (то есть атомы, лишенные большого числа электронов) должны бомбардироваться экраном, сделанным из правильно подобранного материала, например углерода. Когда ионы молибдена проходят через такой экран, он улавливает из него электроны, кинетическая энергия которых достаточно велика для возбуждения ядра.

В статье в Physical Review C исследователи представили подробности новаторского эксперимента, который позволил провести первое наблюдение процесса NEEC для изотопа молибдена 93Mo в изомерном состоянии, который живет около 6,85 часов и накапливает огромную энергию. Подача одного ядра этого изомера с энергией около 4,5 кэВ приводит к его переходу в короткоживущее состояние, которое немедленно возбуждается, что приводит к высвобождению в 500 раз больше энергии, то есть порядка 2,5 МэВ.

— Овладение навыками контролируемого использования этого явления и развития, благодаря чему новые нетрадиционные ядерные батареи станут очень ценным достижением человечества! — комментируют исследователи из Университета имени Николая Коперника.

Исключительная важность этого исследования подтверждается тем фактом, что команды со всего мира более 40 лет соревнуются с первыми, кто наблюдает это явление (процесс NEEC) для любого изомерного ядерного состояния.

— Многие уже пытались, но еще никто не доказал, что возбуждение ядра атома за счет захвата электронов в его атомные оболочки возможно, — объясняет проф. Polasik. И он добавляет, что вся хитрость заключается в том, чтобы выбрать скорость ионов изомера 93Mo, чтобы электроны обеспечивали им идеально согласованную часть энергии, необходимой для возбуждения ядра.

Исследователи из Университета Николая Коперника убеждены, что наблюдение за процессом NEEC в настоящее время чрезвычайно реалистично благодаря их сотрудничеству с выдающимися специалистами из Исследовательской лаборатории армии США — и особенно потому, что они могут использовать самый мощный и уникальный гамма-спектрометр этого типа, установленный на ускорителе в Аргоннском национальном парке. Лаборатория (АНЛ) в США. Этот аппарат дает уникальную возможность однозначно идентифицировать возникновение процессов NEEC для изомера 93Mo и для ядерных изомеров многих других элементов.

Источник: PAP — Наука в Польше , фото: Анджей Романьски / umk.pl