"ENERGY NEUTRINO" - teknolojia ya bure ya kizazi cha nguvu

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Kuhusiana na mabadiliko ya hali ya hewa ya ulimwengu katika miongo ya hivi karibuni, iliyosababishwa, kati ya mambo mengine, na njia isiyo na uwajibikaji na isiyo na mtazamo wa maisha ya mwanadamu, swali la maendeleo ya teknolojia mpya na uundaji wa nyenzo mpya ambazo hazipei maisha ya starehe tu kwa mtu., lakini pia inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa athari mbaya za maisha ya binadamu kwenye makazi yake mwenyewe.

Athari za shughuli za binadamu kwenye hali ya hewa ni mada yenye vipengele vingi na ngumu sana, ikijumuisha utupaji wa kinyesi cha binadamu na kukataa kuchoma nishati ya kisukuku ili kuzalisha umeme na kuitumia kwa injini za mwako wa ndani.

Kwa muda mrefu kumekuwa na mjadala katika jumuiya ya kisayansi kuhusu jinsi halisi ya uzalishaji wa umeme kutoka kwa chembe za neutrino za cosmic ni. Upande mmoja unasisitiza kwamba mtiririko wa neutrino za ulimwengu kupitia uso wa Dunia ni thabiti mchana na usiku, bila kujali hali ya hewa na wakati wa mwaka, na ikiwa wanasayansi wamejifunza jinsi ya kupata umeme kutoka kwa wigo unaoonekana wa mionzi (jua), basi inawezekana kupata mkondo kutoka kwa wigo usioonekana wa mionzi (kama vile neutrino za ulimwengu) au aina zingine za mionzi. Na swali ni tu katika uundaji wa nyenzo mpya ambazo zingeruhusu kubadilisha nishati ya neutrinos kuwa mkondo wa umeme.

Pessimists wanasema kuwa ingawa Tuzo ya Nobel ya Fizikia ilitolewa mnamo 2015 kwa uthibitisho wa ukweli kwamba neutrinos zina wingi, misa hii ni ndogo sana (nyepesi zaidi kuliko elektroni). "Ikiwa tunasisitiza kwamba nishati inaweza kupatikana kutoka kwa neutrinos, basi maswali mawili hutokea: kwa bei gani na itakuwa ya vitendo? Kwa ufupi, upembuzi yakinifu wa kiufundi na kiuchumi lazima uonyeshwe, asema Profesa Yehia Khalil, Chuo Kikuu cha Yale, Marekani na Mtafiti Wenzake, Chuo Kikuu cha Oxford, Uingereza. Amejiunga na Jacques Roturier kutoka Chuo Kikuu cha Bordeaux - "Jaribio la Mchemraba wa Barafu ni onyesho lingine bora la mwingiliano mdogo sana wa neutrinos na mada. Ndiyo, nishati fulani huhamishwa katika mchakato huu. Lakini hakuna nafasi ya kupata nishati ya kutosha kuzalisha umeme hata kupika yai moja." Lakini je, wanasayansi wananadharia wanaosoma hasa misingi ya msingi ya fizikia ya neutrino, na si matumizi yao yaliyotumiwa, sivyo?

Ikumbukwe kwamba katika miaka ya hivi karibuni machapisho mengi yameonekana kuelezea utafiti uliofanywa juu ya mada hii. Na wakati wa kuchambua machapisho ya wanasayansi kutoka nchi mbalimbali, tunaweza kuhitimisha kwamba njia ya kutumia neutrinos ya cosmic kuzalisha nishati iko katika uundaji wa nyenzo na kuongezeka kwa vibration ya atomiki. Katika Nature, ETH (Eidgen? Ssische Technische Hochschule, Z? Rich) profesa Vanessa Wood na wenzake wanaeleza ni michakato gani inayosababisha mitikisiko ya atomiki nyenzo zinapofanywa nanosized, na jinsi ujuzi huu unavyoweza kutumika kutengeneza nanomaterials kwa matumizi mbalimbali. Chapisho linaonyesha kwamba wakati nyenzo zinatengenezwa kwa ukubwa chini ya nanomita 10-20, yaani, nyembamba mara 5000 kuliko nywele za binadamu, mitetemo ya tabaka za atomiki za nje kwenye uso wa nanoparticles ni kubwa na ina jukumu muhimu katika jinsi ya kufanya hivyo. nyenzo hutenda. Nyenzo zote zimeundwa na atomi zinazotetemeka. Mitetemo hii ya atomiki, au "foneni", inawajibika kwa jinsi chaji ya umeme na joto huhamishwa katika nyenzo.

Wakati huo huo, matumizi ya nanostructures ya graphene katika kuundwa kwa teknolojia mpya ni kuvutia tahadhari ya karibu zaidi. Lakini ili kuelewa vyema nyenzo za kisasa kama vile muundo wa nano za graphene na kuziboresha kwa vifaa katika teknolojia ya opto-, nano- na quantum, ni muhimu kuelewa jinsi phononi - mtetemo wa atomi katika vitu vikali - huathiri mali ya nyenzo. Kazi iliyochapishwa hivi punde inaonyesha kwamba wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Vienna, Taasisi ya Juu ya Sayansi na Teknolojia (AIST) nchini Japani, JEOL na Chuo Kikuu cha La Sapienza huko Roma wamebuni mbinu inayoweza kupima sauti zote zilizopo katika nyenzo zenye muundo wa nano. Kwa hivyo, kwa mara ya kwanza, waliweza kuanzisha njia zote za vibrational za graphene ya uhuru, pamoja na upanuzi wa ndani wa njia mbalimbali za vibrational katika nanofibers za graphene. Njia hii mpya, ambayo waliiita "kuchora ramani kubwa-q," inafungua uwezekano mpya kabisa wa kuanzisha upanuzi wa sauti wa anga na wa msukumo katika muundo wa nano na vile vile vifaa vya kisasa vya pande mbili. Majaribio haya yanafungua uwezekano mpya wa kusoma modi za mitetemo za ndani kwenye mizani ya nanomita hadi safu mahususi.

Uwakilishi wa kimkakati wa mitetemo ya kimiani ya ndani kwenye grafane, inayochangiwa na sehemu ya mbele ya wimbi la elektroni zinazosambazwa kwa kasi. (Kwa hisani ya picha: © Ryosuke Senga, AIST)

Hata hivyo, wanasayansi kutoka Kikundi cha Nishati cha Neutrino chini ya uongozi wa mwanahisabati na mfanyabiashara wa Ujerumani Holger Schubart wamepiga hatua mbele zaidi katika utekelezaji wa vitendo wa maendeleo ya hivi karibuni katika nyenzo za graphene za uzalishaji wa nishati. Kutumia miaka mingi ya maendeleo ya kinadharia na ya vitendo, nyenzo za mipako ya multilayer yenye unene wa nanoscale kulingana na graphene iliyopigwa na silicon iliundwa, yenye uwezo wa kuzalisha sasa moja kwa moja chini ya ushawishi wa neutrinos za cosmic tu, lakini pia aina nyingine za mionzi, kama vile electrosmog; kwa mfano. Doping ya tabaka za mipako ilifanyika ili kuongeza vibrations ya atomiki.

Chini ya ushawishi wa neutrinos ya juu ya nishati ya cosmic na mionzi mingine, vibrations ya atomiki huimarishwa, na kusababisha resonance, ambayo huhamishiwa kwenye foil ya chuma, na nishati inayotokana inabadilishwa kuwa nishati ya umeme. Zaidi ya hayo, kwa mpito kutoka kwa vibrations vya atomiki hadi resonance, inatosha kupokea nishati kidogo sana kutoka kwa neutrino za cosmic kwa shukrani kwa nyenzo za ubunifu za multilayer.

Kuhusu maoni ya Profesa Yehia Khalil aliyetajwa hapo juu, Baraza la Kisayansi la Kikundi cha Nishati cha Neutrino linabainisha yafuatayo: “Katika makadirio yetu, gharama ya kuzalisha aina hii ya nishati itakuwa chini ya asilimia 50 ya gharama ya kuzalisha aina nyingine za nishati. nishati, na kwa kiwango kikubwa cha viwanda kina faida zaidi.

Kwa kuongeza, chanzo cha nguvu ni compact sana na hauhitaji gharama za uendeshaji na matengenezo. Kwa mfano, karatasi ya foil ya ukubwa A-4, iliyofunikwa na safu maalum ya mnene ya nanoparticles ya doped, hutoa pato imara nguvu za umeme chini ya hali ya maabara ya 2.5-3.0 W. NEUTRINO POWER CUBE®, iliyoundwa kuzalisha umeme kwa uwezo wa 4.5 hadi 5.5 kW / h, itakuwa na ukubwa wa kompakt ya "mwanadiplomasia".

Kanuni ya operesheni inaweza kulinganishwa na seli za photovoltaic, ambapo mwanga (wigo unaoonekana wa mionzi) hubadilishwa kuwa nishati. Faida kuu na tofauti ya NEUTRINO POWER CUBE® iko katika ukweli kwamba nishati inaweza kuzalishwa mfululizo kwa saa 24 kwa siku, kwa kuwa mionzi ya nyuma (wigo wa mionzi isiyoonekana) hufikia Dunia hata katika giza kamili.

Vipimo kama hivyo na data ya pato huruhusu chanzo cha sasa cha Neutrino Power Cube® neutrino kutumika sana katika vifaa na vifaa mbalimbali, hadi kutumika katika magari ya umeme na uzalishaji wa nguvu za viwandani.

Akizungumzia mjadala mkali katika jumuiya ya wanasayansi na waandishi wa habari, Mkurugenzi Mtendaji wa Neutrino Energy Group Holger Schubart anakosoa kiwango ambacho umma unabaki gizani, licha ya ukweli kwamba hali ya sasa ya ujuzi katika uwanja wa fizikia ya chembe ya neutrino inatoa uwezekano halisi. kwa kutatua shida za kisasa na mbinu mpya kabisa … "Chembe za wigo usioonekana wa mionzi ni hakika kuwa na uwezo wa kusambaza watu kwa nishati zaidi siku baada ya siku kuliko rasilimali yoyote ya kisukuku inayopungua duniani kote," - wanasema wanasayansi wa kampuni hiyo. Kwa maoni yao, utafiti wa sasa unapaswa kuzingatia uwanja huu mkubwa wa nishati juu yetu, ambayo tutahitaji kutumia katika siku zijazo, badala ya kuendelea "kuchimba dunia."

Licha ya ukweli kwamba Kikundi cha Nishati cha Neutrino ni muungano wa utafiti wa Ujerumani na Amerika, Holger Schubart anakosoa hali ya Ujerumani: "Ujerumani iko nyuma katika utafiti unaotumika kimataifa. Ugunduzi mkubwa katika uwanja wa fizikia ya neutrino bado haujafika kwenye mazingira ya utafiti wa Ujerumani - tofauti na Merika na nchi zingine nyingi za ulimwengu, ambapo tayari ni mali ya maarifa yanayotambulika. Kwa kweli, itakuwa ya kufurahisha kujua ni wapi neutrinos zilitoka, na, kwa kweli, inafurahisha sana kuandika harakati za neutrino kwenye Ncha ya Kusini - kivitendo upande wa pili wa ulimwengu - na wakati mwingine "kamata" angalau moja. lakini HII HAIpaswi kuwa kipaumbele katika kutumia mamilioni ya njia za "Utafiti" - lengo la kweli la sayansi halipaswi kupuuzwa - lengo hili, kulingana na Schubart, ni kutafuta na kupata maarifa ya vitendo ili kuifanya dunia kuwa bora. mahali, na katika kesi hii, kupata fursa ya kutumia wigo wa juu wa nishati isiyoonekana ya mionzi ya jua na cosmic ili kuzalisha nishati.

Maelezo ya kina zaidi yanaweza kupatikana: