«ENERGY NEUTRINO» - энергия өндірудің тегін технологиясы

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

Соңғы онжылдықтардағы жаһандық климаттық өзгерістерге байланысты, басқалармен қатар, адам өмірінің жауапсыз және көрегендік жолымен, адамның жайлы өмірін ғана емес, жаңа технологияларды жасау және жаңа материалдарды жасау мәселесі туындады., сонымен қатар адам өмірінің өз мекендеу ортасына теріс әсерін түбегейлі азайта алады.

Адам қызметінің климатқа әсері көп құрамды және өте күрделі тақырып, оның ішінде адам қалдықтарын кәдеге жарату да, электр энергиясын өндіру және оны іштен жанатын қозғалтқыштар үшін пайдалану үшін қазба отынды жағудан бас тарту да бар.

Ғарыштық нейтрино бөлшектерінен электр энергиясының генерациясының қаншалықты шынайы екендігі туралы ғылыми қоғамдастықта көптен бері талқыланып келеді. Бір тарап ғарыштық нейтринолардың Жер беті арқылы ағыны ауа-райы мен жылдың уақытына қарамастан күндіз-түні тұрақты екенін және ғалымдар радиацияның (күн сәулесінің) көрінетін спектрінен электр энергиясын қалай алуға болатынын білген болса, онда ол сәулеленудің көрінбейтін спектрінен (мысалы, ғарыштық нейтрино) немесе сәулеленудің басқа түрлерінен ток алуға болады. Ал мәселе нейтринолардың энергиясын электр тогына айналдыруға мүмкіндік беретін жаңа материалдарды жасауда ғана.

Пессимистер 2015 жылы физика бойынша Нобель сыйлығы нейтринолардың массасы бар екенін дәлелдегені үшін берілгенімен, бұл масса өте аз (электрондардан әлдеқайда жеңіл) деп санайды. «Егер біз энергияны нейтринолардан алуға болады деп тұжырымдасақ, онда екі сұрақ туындайды: қандай бағамен және ол практикалық бола ма? Қарапайым тілмен айтқанда, техникалық және экономикалық орынды көрсету керек, дейді Йель университетінің профессоры Йехиа Халил, АҚШ және Оксфорд университетінің зерттеушісі, Ұлыбритания. Оған Бордо университетінен Жак Ротурье қосылды - «Мұз текшесі эксперименті нейтринолардың затпен өте аз әрекеттесуінің тағы бір тамаша көрінісі. Иә, бұл процесте энергияның біраз бөлігі беріледі. Бірақ тіпті бір жұмыртқаны пісіру үшін электр энергиясын өндіруге жеткілікті энергия алуға мүмкіндік жоқ ». Бірақ нейтрино физикасының іргелі негіздерін зерттейтін теоретиктер олардың қолданбалы қолданбаларын емес, солай ма?

Айта кету керек, соңғы жылдары осы тақырып бойынша жүргізілген зерттеулерді сипаттайтын көптеген басылымдар пайда болды. Әртүрлі елдердің ғалымдарының жарияланымдарын талдай отырып, энергияны өндіру үшін ғарыштық нейтриноларды пайдаланудың жолы атомдық тербелістің жоғарылауы бар материалдарды жасауда жатыр деп қорытынды жасауға болады. Табиғатта, ETH (Eidgen? Ssische Technische Hochschule, Z? Rich) профессоры Ванесса Вуд және оның әріптестері материалдар наноөлшемді болған кезде қандай процестер атомдық тербелістерді тудыратынын және бұл білімді әртүрлі қолданбалар үшін наноматериалдарды жүйелі түрде әзірлеу үшін қалай пайдалануға болатынын түсіндіреді. Басылым материалдардың өлшемдері 10-20 нанометрден аз, яғни адам шашынан 5000 есе жұқа етіп жасалғанда, нанобөлшектердің бетіндегі сыртқы атомдық қабаттардың тербелісі үлкен болады және оларды қалай жасауда маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. материал әрекет етеді. Барлық материалдар тербелетін атомдардан тұрады. Бұл атомдық тербеліс немесе «фонондар» материалдарда электр заряды мен жылудың қалай тасымалданатынына жауап береді.

Сонымен қатар, жаңа технологияларды жасауда графен наноқұрылымдарын пайдалану ерекше назар аудартады. Бірақ графен наноқұрылымдары сияқты заманауи материалдарды жақсырақ түсіну және оларды опто-, нано- және кванттық технологиялардағы құрылғылар үшін жақсарту үшін фонондардың - қатты денелердегі атомдардың дірілінің - материалдардың қасиеттеріне қалай әсер ететінін түсіну маңызды. Жаңа ғана жарияланған жұмыс Вена университетінің, Жапониядағы Жетілдірілген ғылым және технология институтының (AIST), JEOL және Римдегі Ла Сапиенца университетінің ғалымдары наноқұрылымдық материалдағы барлық фонондарды өлшейтін әдісті жасағанын көрсетеді. Осылайша, олар алғаш рет автономды графеннің барлық тербеліс режимдерін, сондай-ақ графен наноталшықтарында әртүрлі тербеліс режимдерінің жергілікті кеңеюін орната алды. Олар «үлкен-q картасы» деп атаған бұл жаңа әдіс барлық наноқұрылымды, сондай-ақ екі өлшемді заманауи материалдарда кеңістіктік және импульсті фонон кеңеюін орнату үшін мүлдем жаңа мүмкіндіктер ашады. Бұл эксперименттер нанометрлік масштабта белгілі бір моноқабаттарға дейін жергілікті тербеліс режимдерін зерттеудің жаңа мүмкіндіктерін ашады.

Берілген жылдам электрондардың толқындық фронтымен қоздырылған графендегі жергілікті тор тербелістерінің схемалық көрінісі. (Сурет несиесі: © Ryosuke Senga, AIST)

Дегенмен, неміс математигі және бизнесмені Холгер Шубарттың жетекшілігімен Neutrino Energy Group ғалымдары энергия өндіруге арналған графен негізіндегі материалдардағы соңғы әзірлемелерді практикалық енгізуде ең жоғары жетістіктерге жетті. Көпжылдық теориялық және практикалық әзірлемелерді пайдалана отырып, легірленген графен мен кремний негізіндегі наносөлшемді қалыңдығы бар көп қабатты жабын материалы жасалды, ол тек ғарыштық нейтринолардың ғана емес, сонымен қатар басқа сәулелену түрлерінің әсерінен тұрақты ток тудыруға қабілетті, мысалы, электросмог, Мысалға. Атомдық тербелістерді арттыру үшін жабын қабаттарын қоспалау жүргізілді.

Ғарыштық жоғары энергиялы нейтринолардың және басқа радиацияның әсерінен атомдық тербеліс күшейіп, резонансқа әкеледі, ол металл фольгаға ауысады, ал алынған энергия электр энергиясына айналады. Оның үстіне атомдық тербелістерден резонансқа өту үшін жасалған көп қабатты инновациялық материалдың арқасында ғарыштық нейтринолардан өте аз энергия алу жеткілікті.

Жоғарыда айтылған профессор Йехия Халилдің пікірлеріне қатысты Neutrino Energy Group ғылыми кеңесі мынаны атап өтеді: «Біздің бағалауымызша, энергияның бұл түрін өндіруге кететін шығын энергияның басқа түрлерін өндіруге кететін шығынның 50%-дан айтарлықтай аз болады. энергия және шын мәнінде үлкен өнеркәсіптік ауқымда әлдеқайда тиімді ».

Сонымен қатар, қуат көзі өте жинақы және пайдалану және техникалық қызмет көрсету шығындарын қажет етпейді. Мысалы, легирленген нанобөлшектердің арнайы тығыз қабатымен жабылған А-4 өлшемді фольга парағы зертханалық жағдайда 2,5-3,0 Вт тұрақты электр қуатын береді. NEUTRINO POWER CUBE® қуаттылығы 4,5-тен 5,5 кВт/сағ электр энергиясын өндіруге арналған, «дипломаттың» ықшам өлшемі болады.

Жұмыс принципін фотоэлектрлік элементтермен салыстыруға болады, мұнда жарық (көрінетін сәулелену спектрі) энергияға айналады. NEUTRINO POWER CUBE® негізгі артықшылығы мен айырмашылығы энергияны тәулігіне 24 сағат үздіксіз өндіруге болатынында жатыр, өйткені фон радиациясы (көрінбейтін сәулелену спектрі) тіпті толық қараңғылықта да Жерге жетеді.

Мұндай өлшемдер мен шығыс деректері Neutrino Power Cube® нейтрино ток көзін әртүрлі құрылғылар мен жабдықтарда кеңінен қолдануға, электр көліктерінде және өнеркәсіптік қуат өндіруде пайдалануға мүмкіндік береді.

Ғылыми қауымдастық пен баспасөздегі қызу пікірталастарға түсініктеме бере отырып, Neutrino Energy Group бас директоры Холгер Шубарт нейтрино бөлшектерінің физикасы саласындағы білімнің қазіргі жағдайы нақты мүмкіндіктер ұсынатынына қарамастан, жұртшылықтың қараңғылықта қалу дәрежесін сынайды. толығымен жаңа тәсілдермен заманауи мәселелерді шешу үшін … «Сәулеленудің көзге көрінбейтін спектрінің бөлшектері, әрине, адамдарды күн өткен сайын әлемдегі азайып бара жатқан қазба ресурстарына қарағанда көбірек энергиямен қамтамасыз ете алады», - дейді компания ғалымдары. Олардың ойынша, қазіргі зерттеулер «жер қазуды» жалғастыра бермей, келешекте пайдалануымыз керек болатын, үстіміздегі осы үлкен энергетикалық өріске бағытталуы керек.

Neutrino Energy Group неміс-американдық зерттеу альянсы болғанына қарамастан, Холгер Шубарт Германиядағы жағдайды сынға алады: «Германия жаһандық қолданбалы зерттеулерде артта қалды. Нейтрино физикасы саласындағы маңызды жаңалықтар әлі күнге дейін неміс зерттеу ортасына келген жоқ - Америка Құрама Штаттары мен әлемнің көптеген басқа елдерінен айырмашылығы, олар қазірдің өзінде танылған білімге жатады. Әрине, нейтринолардың қайдан келгенін білу қызықты болар еді, және, әрине, Оңтүстік полюстегі нейтрино қозғалысын құжаттау өте қызықты - іс жүзінде әлемнің екінші жағында - және кейде кем дегенде біреуін «ұстап алу» өте қызықты. бөлшек, бірақ БҰЛ миллиондаған «Зерттеу» құралдарын пайдалануда басымдық болмауы керек - ғылымның шынайы мақсатын елемеуге болмайды - бұл мақсат, Шубарттың пікірінше, әлемді жақсырақ ету үшін практикалық білімді іздеу және алу. орын және осы нақты жағдайда энергияны өндіру үшін күн және ғарыштық радиацияның жоғары энергиялы көрінбейтін спектрін пайдалану мүмкіндігін табу.

Толығырақ ақпаратты мына жерден алуға болады: