"ENERGY NEUTRINO" - электр энергиясын өндүрүүнүн акысыз технологиясы

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Акыркы он жылдыктардагы климаттын глобалдык өзгөрүшүнө байланыштуу, башка нерселер менен катар адам жашоосунун жоопкерчиликсиз жана көрөгөчтүк жолу менен шартталган, жаңы технологияларды өнүктүрүү жана адамдын жайлуу жашоосун гана эмес, жаңы материалдарды түзүү маселеси да көтөрүлүүдө., бирок ошондой эле адамдын жашоосунун өз жашоо чөйрөсүнө тийгизген терс таасирин түп-тамырынан бери азайта алат.

Адамдын ишинин климатка тийгизген таасири көп компоненттүү жана өтө татаал тема, анын ичинде адам калдыктарын утилизациялоо да, электр энергиясын өндүрүү жана аны ичинен күйүүчү кыймылдаткычтар үчүн пайдалануу үчүн казылып алынган отундарды күйгүзүүдөн баш тартуу.

Космостук нейтрино бөлүкчөлөрүнүн электр энергиясын өндүрүү канчалык реалдуу экендиги тууралуу илимий коомчулукта көптөн бери талкуу жүрүп келет. Бир тарап космостук нейтринолордун Жер бети аркылуу агымы аба ырайына жана жылдын мезгилине карабастан күнү-түнү туруктуу деп ырастайт жана эгер окумуштуулар радиациянын (күн нурунун) көрүнгөн спектринен электр энергиясын алууну үйрөнүшкөн болсо, анда ал радиациянын көзгө көрүнбөгөн спектринен (мисалы, космостук нейтрино) же нурлануунун башка түрлөрүнөн ток алууга болот. Ал эми кеп нейтринолордун энергиясын электр тогуна айландырууга мүмкүндүк бере турган жаңы материалдарды түзүүдө гана.

Пессимисттер физика боюнча Нобель сыйлыгы 2015-жылы нейтринолордун массасы бар экенин далилдегени үчүн берилгени менен, бул масса өтө кичинекей (электрондордон бир топ жеңил) деп ырасташат. «Эгерде биз энергияны нейтринодон алууга болот деп божомолдосок, анда эки суроо туулат: кандай баада жана ал практикалык болобу? Жөнөкөй сөз менен айтканда, техникалык жана экономикалык максатка ылайыктуулугун көрсөтүш керек, дейт Йехия Халил, Йель университетинин профессору, АКШ жана Оксфорд университетинин изилдөөчүсү, Улуу Британия. Ага Бордо университетинен Жак Ротурье кошулду - “Муз кубунун эксперименти нейтринолордун зат менен өтө кичинекей өз ара аракеттенүүсүнүн дагы бир сонун демонстрациясы. Ооба, бул процессте бир аз энергия берилет. Бирок бир жумуртканы бышыруу үчүн да электр энергиясын өндүрүүгө жетиштүү энергия алууга эч кандай мүмкүнчүлүк жок. Бирок, негизинен нейтрино физикасынын фундаменталдык негиздерин изилдеген теоретиктер, алардын прикладдык колдонмолорун эмес, туурабы?

Белгилей кетсек, акыркы жылдары бул тема боюнча жүргүзүлгөн изилдөөлөрдү сүрөттөгөн көптөгөн басылмалар пайда болду. Ал эми ар кайсы өлкөлөрдүн окумуштууларынын эмгектерин талдоодо, биз энергияны өндүрүү үчүн космостук нейтринолорду колдонуунун жолу атомдук термелүүсү күчөгөн материалдарды түзүүдө деген тыянак чыгарууга болот. Табиятта, ETH (Eidgen? Ssische Technische Hochschule, Z? Rich) профессору Ванесса Вуд жана анын кесиптештери материалдар наноөлчөмдүү болгондо кандай процесстер атомдук термелүүлөрдү пайда кылаарын жана бул билимди ар кандай колдонмолор үчүн наноматериалдарды системалуу түрдө иштеп чыгуу үчүн кантип колдонсо болорун түшүндүрүшөт. Басылма 10-20 нанометрден аз өлчөмдөгү, башкача айтканда адамдын чачынан 5000 эсе ичке материалдарды өндүргөндө, нанобөлүкчөлөрдүн бетиндеги тышкы атомдук катмарлардын титирөөлөрү чоң жана маанилүү роль ойноорун көрсөтөт. материал кыймылдайт. Бардык материалдар титирөөчү атомдордон турат. Бул атомдук термелүүлөр же "фонондор" электрдик заряддын жана жылуулуктун материалдарда кандайча өткөрүлүшүнө жооптуу.

Ошол эле учурда жаңы технологияларды түзүүдө графендик наноструктураларды колдонуу өзгөчө көңүл бурууда. Бирок графен наноструктуралары сыяктуу заманбап материалдарды жакшыраак түшүнүү жана аларды опто-, нано- жана кванттык технологиялардагы түзүлүштөр үчүн өркүндөтүү үчүн фонондор - катуу заттардагы атомдордун титирөөлөрү - материалдардын касиеттерине кандайча таасир этээрин түшүнүү маанилүү. Жакында эле жарык көргөн эмгек Вена университетинин, Япониядагы Илим жана технологиянын алдыңкы институтунун (AIST), JEOL жана Римдеги Ла Сапиенза университетинин окумуштуулары наноструктуралуу материалдагы бардык фонондорду өлчөй ала турган ыкманы иштеп чыгышканын көрсөтүп турат. Ошентип, алар биринчи жолу автономдуу графендин бардык термелүү режимдерин, ошондой эле графен нанобулаларында ар кандай титирөө режимдерин жергиликтүү кеңейтүүнү түзө алышты. Бул жаңы ыкма, алар "ири-q картасын түзүү" деп атаган, бардык наноструктуралуу, ошондой эле эки өлчөмдүү заманбап материалдарда мейкиндик жана импульсивдүү фонондук кеңейүүнү орнотуу үчүн таптакыр жаңы мүмкүнчүлүктөрдү ачат. Бул эксперименттер нанометрдик масштабдагы локалдык термелүү режимдерин белгилүү бир катмарларга чейин изилдөө үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү ачат.

Берилген ылдам электрондордун толкун фронту менен дүүлүккөн графендеги жергиликтүү торчо термелүүлөрдүн схемалык көрүнүшү. (Сүрөт насыясы: © Ryosuke Senga, AIST)

Бирок, нейтрино энергия тобунун окумуштуулары немис математиги жана бизнесмени Холгер Шубарттын жетекчилиги астында энергияны өндүрүү үчүн графенге негизделген материалдардын акыркы жетишкендиктерин практикалык ишке ашырууда эң алдыга жылды. Көп жылдык теориялык жана практикалык иштеп чыгууларды колдонуу менен, космикалык нейтринолордун гана эмес, ошондой эле радиациянын башка түрлөрүнүн, мисалы, электросмогдун, радиациянын, радиациянын жана радиациянын башка түрлөрүнүн таасири астында туруктуу токту генерациялоочу графендин жана кремнийдин негизинде наносөлчөмдүү калыңдыгы бар көп катмарлуу каптоочу материал түзүлдү. Мисалы. Атомдук термелүүнү жогорулатуу үчүн каптоо катмарларын допингдөө иштери жүргүзүлгөн.

Космостук жогорку энергиялуу нейтринолордун жана башка радиациянын таасири астында атомдук термелүүлөр күчөп, резонанска алып келет, ал металл фольгага өтөт жана алынган энергия электр энергиясына айланат. Мындан тышкары, атомдук термелүүдөн резонанска өтүү үчүн жаратылган көп катмарлуу инновациялык материалдын аркасында космостук нейтринодон өтө аз энергия алуу жетиштүү.

Жогоруда айтылган профессор Йехиа Халилдин комментарийлерине карата Нейтрино Энергия Группасынын Илимий Кеңеши төмөнкүлөрдү белгилейт: «Биздин эсеп боюнча, энергиянын бул түрүн өндүрүүгө кеткен чыгым энергиянын башка түрлөрүн өндүрүүгө кеткен чыгымдын 50%ынан кыйла азыраак болот. энергия жана чындап эле ири өнөр жайлык масштабда алда канча пайдалуу.

Мындан тышкары, электр булагы абдан компакттуу жана эксплуатациялоо жана тейлөө чыгымдарын талап кылбайт. Мисалы, А-4 өлчөмүндөгү фольга барагы, атайын жыш кошулган нанобөлүкчөлөр катмары менен капталган, лабораториялык шарттарда 2,5-3,0 Вт туруктуу электр энергиясын камсыз кылат. NEUTRINO POWER CUBE® кубаттуулугу 4,5тен 5,5 кВт/саатка чейин электр энергиясын өндүрүүгө арналган, "дипломаттын" компакттуу көлөмүнө ээ болот.

Иштөө принциби жарык (көрүнүүчү нурлануу спектри) энергияга айланган фотоэлектрдик элементтерге салыштырууга болот. NEUTRINO POWER CUBE® негизги артыкчылыгы жана айырмачылыгы энергияны суткасына 24 саат үзгүлтүксүз өндүрө ала турганында, анткени фон радиациясы (көрүнбөгөн нурлануу спектри) толугу менен караңгыда да Жерге жетет.

Мындай өлчөмдөр жана чыгаруу маалыматтары Neutrino Power Cube® нейтрино ток булагын электр унааларында жана өнөр жайлык электр энергиясын өндүрүүдө колдонууга чейин ар кандай түзүлүштөрдө жана жабдууларда кеңири колдонууга мүмкүндүк берет.

Нейтрино Энергия Группунун башкы директору Холгер Шубарт илимий чөйрөдөгү жана басма сөздөгү кызуу талкууларга комментарий берип жатып, нейтрино бөлүкчөлөрүнүн физикасы жаатындагы билимдин учурдагы абалы реалдуу мүмкүнчүлүктөрдү сунуш кылганына карабастан, коомчулуктун канчалык деңгээлде караңгылыкта калганын сынга алат. толугу менен жаңы ыкмалар менен заманбап көйгөйлөрдү чечүү үчүн … "Радиациянын көзгө көрүнбөгөн спектринин бөлүкчөлөрү, албетте, дүйнө жүзү боюнча азайып бара жаткан калдык ресурстарга караганда адамдарды күндөн-күнгө көбүрөөк энергия менен камсыз кыла алат", - дешет компаниянын окумуштуулары. Алардын ою боюнча, азыркы изилдөөлөр «жерди казууну» уланта бербей, келечекте колдонушубуз керек болгон биздин үстүбүздөгү ушул эбегейсиз энергетикалык талаага багытталышы керек.

Neutrino Energy Group немис-америкалык изилдөө альянсы болгонуна карабастан, Холгер Шубарт Германиядагы кырдаалды сындайт: «Германия дүйнөлүк прикладдык изилдөөлөрдөн артта калууда. Нейтрино физикасы жаатындагы олуттуу ачылыштар Германиянын изилдөө чөйрөсүнө келе элек - Америка Кошмо Штаттарынан жана дүйнөнүн башка көптөгөн өлкөлөрүнөн айырмаланып, алар буга чейин таанылган билимге таандык. Албетте, нейтринолордун кайдан келгенин билүү кызыктуу болмок жана, албетте, Түштүк уюлда - иш жүзүндө дүйнөнүн аркы тарабында - нейтрино кыймылдарын документтештирүү абдан кызыктуу жана кээде жок дегенде бирин "кармап" алуу абдан кызыктуу. бөлүкчө, бирок БУЛ миллиондогон "Изилдөө" каражаттарын колдонууда приоритет болбошу керек - илимдин чыныгы максатын көз жаздымда калтырбоо керек - бул максат, Шубарттын айтымында, дүйнөнү жакшыраак кылуу үчүн практикалык билимдерди издөө жана алуу. жер жана бул өзгөчө учурда, энергияны өндүрүү үчүн күн жана космостук радиациянын жогорку энергиялуу көрүнбөгөн спектрин колдонуу мүмкүнчүлүгүн табуу.

Кененирээк маалымат алса болот: