Суперэффективные батареї майбутнього: як вивільнити енергію з збуджених атомних ядер?.

106

(Щоб не читати статтю – можете подивитися відео)

Міждисциплінарні дослідження по спостереженню за новим фізичним явищем, процесом ядерного збудження за допомогою електронного захоплення (NEEC) – проводяться дослідниками, у тому числі з Торуні. Якщо це дослідження буде успішним, воно стане кроком до створення високопродуктивних батарей.

Якщо можна спостерігати явище NEEC (Ядерне збудження електронним захопленням) – це означає, що стане можливим контрольоване виділення величезної кількості енергії, накопиченої в збуджених атомних ядрах. А це, в свою чергу, створить нові ультраэффективные батареї в найближчому майбутньому.

Такі нетрадиційні батареї можуть генерувати на одиницю ваги батареї – в мільйони разів більше енергії, ніж традиційні хімічні батареї. Для цього вони можуть працювати десятиліттями. Такі джерела енергії були б корисними для харчування рушіїв космічних кораблів і транспортних засобів, що рухаються, наприклад, вздовж дна океану або в кратері вулкана.

Дослідження феномена NEEC проводиться командою проф. Марек Поласик з хімічного факультету Університету імені Миколи Коперника в Торуні (до складу групи входять: доктор хаб. Катаржина Слабковска, доктор Ева Вендер і доктор Лукаш Сыроцкий) у співпраці з вченими з Дослідницької лабораторії армії США.

професор Поласик, чия команда брала участь в розробці експерименту, пояснює, що іони молібдену 93Mo (тобто атоми, позбавлені великої кількості електронів) повинні бомбардироваться екраном, зробленим з правильно підібраного матеріалу, наприклад вуглецю. Коли іони молібдену проходять через такий екран, він вловлює з нього електрони, кінетична енергія яких досить велика для збудження ядра.

У статті в Physical Review C дослідники представили подробиці новаторського експерименту, який дозволив провести перше спостереження процесу NEEC для ізотопу молібдену 93Mo в изомерном стані, який живе близько 6,85 годин і накопичує величезну енергію. Подача одного ядра цього ізомеру з енергією близько 4,5 кев призводить до його переходу в короткоживуче стан, який негайно порушується, що призводить до вивільнення в 500 разів більше енергії, тобто близько 2,5 Мев.

– Оволодіння навичками контрольованого використання цього явища і розвитку, завдяки чому нові нетрадиційні ядерні батареї стануть дуже цінним здобутком людства! – коментують дослідники з Університету імені Миколи Коперника.

Виняткова важливість цього дослідження підтверджується тим фактом, що команди зі всього світу більше 40 років змагаються з першими, хто спостерігає це явище (процес NEEC) для будь-якого изомерного ядерного стану.

– Багато вже намагалися, але ще ніхто не довів, що збудження ядра атома за рахунок захоплення електронів в його атомні оболонки можливо, – пояснює проф. Polasik. І він додає, що вся хитрість полягає в тому, щоб вибрати швидкість іонів ізомеру 93Mo, щоб електрони забезпечували їм ідеально узгоджену частину енергії, необхідної для збудження ядра.

Дослідники з Університету Миколи Коперника переконані, що спостереження за процесом NEEC в даний час надзвичайно реалістично завдяки їх співпраці з видатними фахівцями з Дослідницької лабораторії армії США – і особливо тому, що вони можуть використовувати самий потужний і унікальний гамма-спектрометр цього типу, встановлений на прискорювачі в Аргоннському національному парку. Лабораторія (АНЛ) в США. Цей апарат дає унікальну можливість однозначно ідентифікувати виникнення процесів NEEC для ізомеру 93Mo і для ядерних ізомерів багатьох інших елементів.

Джерело: PAP – Наука в Польщі , фото: Анджей Романьски / umk.pl