"ENERGY NEUTRINO" - enerji istehsalının pulsuz texnologiyası

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Son onilliklərdə baş verən qlobal iqlim dəyişiklikləri, digərləri ilə yanaşı, insan həyatının məsuliyyətsiz və uzaqgörənliyi ilə əlaqədar olaraq, yeni texnologiyaların inkişafı və insan üçün nəinki rahat həyatı təmin edən yeni materialların yaradılması məsələsi ortaya çıxdı., həm də insan həyatının öz yaşayış mühitinə mənfi təsirini kökündən azalda bilər.

İnsan fəaliyyətinin iqlimə təsiri çoxkomponentli və çox mürəkkəb mövzudur, o cümlədən həm insan tullantılarının utilizasiyası, həm də elektrik enerjisi istehsal etmək və daxili yanma mühərrikləri üçün istifadə etmək üçün qalıq yanacaqların yandırılmasından imtina.

Kosmik neytrino hissəciklərindən elektrik enerjisi istehsalının nə dərəcədə real olduğu barədə elmi ictimaiyyətdə uzun müddətdir müzakirələr gedir. Bir tərəf müsbət şəkildə iddia edir ki, kosmik neytrinoların Yer səthindən axını gecə-gündüz hava şəraitindən və ilin vaxtından asılı olmayaraq sabitdir və əgər elm adamları görünən radiasiya spektrindən (günəş işığı) elektrik enerjisi əldə etməyi öyrəniblərsə, o zaman bu radiasiyanın görünməz spektrindən (məsələn, kosmik neytrinolar) və ya digər növ radiasiyadan cərəyan almaq mümkündür. Və sual yalnız neytrinoların enerjisini elektrik cərəyanına çevirməyə imkan verən yeni materialların yaradılmasındadır.

Pessimistlər iddia edirlər ki, fizika üzrə Nobel mükafatı 2015-ci ildə neytrinoların kütləsi olduğunu sübut edən sübuta görə verilsə də, bu kütlə çox kiçikdir (elektronlardan çox yüngüldür). “Əgər biz enerjinin neytrinolardan əldə oluna biləcəyini irəli sürsək, onda iki sual yaranır: hansı qiymətə və bu, praktiki olacaqmı? Sadə dillə desək, texniki və iqtisadi məqsədəuyğunluq nümayiş etdirilməlidir, professor Yehia Khalil, Yale Universiteti, ABŞ və tədqiqatçı, Oksford Universiteti, Böyük Britaniya. Ona Bordo Universitetindən Jacques Roturier də qoşulur - “Buz Küpü Təcrübəsi neytrinoların maddə ilə son dərəcə kiçik qarşılıqlı təsirinin başqa bir əla nümayişidir. Bəli, bu prosesdə müəyyən enerji ötürülür. Ancaq bir yumurta bişirmək üçün belə elektrik enerjisi istehsal etmək üçün kifayət qədər enerji əldə etmək şansı yoxdur. Bəs neytrino fizikasının tətbiqi tətbiqlərini deyil, əsasən fundamental əsaslarını öyrənən alimlər nəzəriyyəçilər belə düzgündürmü?

Qeyd edək ki, son illərdə bu mövzuda aparılan tədqiqatları təsvir edən çoxlu nəşrlər çıxıb. Müxtəlif ölkələrin alimlərinin nəşrlərini təhlil edərkən belə nəticəyə gələ bilərik ki, enerji yaratmaq üçün kosmik neytrinolardan istifadə yolu artan atom vibrasiyası olan materialların yaradılmasından keçir. Təbiətdə ETH (Eidgen? Ssische Technische Hochschule, Z? Rich) professoru Vanessa Vud və onun həmkarları materiallar nanoölçülü olduqda hansı proseslərin atom titrəyişlərinə səbəb olduğunu və bu biliklərin müxtəlif tətbiqlər üçün sistematik olaraq nanomateryalların hazırlanmasında necə istifadə oluna biləcəyini izah edir. Nəşr göstərir ki, materiallar 10-20 nanometrdən kiçik ölçülərdə, yəni insan tükündən 5000 dəfə nazik istehsal edildikdə, nanohissəciklərin səthindəki xarici atom təbəqələrinin titrəyişləri böyük olur və onların necə formalaşmasında mühüm rol oynayır. material davranır. Bütün materiallar titrəyən atomlardan ibarətdir. Bu atom titrəyişləri və ya "fononlar", materiallarda elektrik yükünün və istiliyin necə ötürülməsindən məsuldur.

Eyni zamanda, yeni texnologiyaların yaradılmasında qrafen nanostrukturlarından istifadə ən çox diqqəti cəlb edir. Lakin qrafen nanostrukturları kimi müasir materialları daha yaxşı başa düşmək və onları opto-, nano- və kvant texnologiyalarında cihazlar üçün təkmilləşdirmək üçün fononların - bərk cisimlərdə atomların vibrasiyasının - materialların xassələrinə necə təsir etdiyini başa düşmək vacibdir. İndicə dərc olunmuş iş göstərir ki, Vyana Universiteti, Yaponiyanın Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutu (AIST), JEOL və Romadakı La Sapienza Universitetinin alimləri nanostrukturlu materialda mövcud olan bütün fononları ölçə bilən bir texnika işləyib hazırlayıblar. Beləliklə, onlar ilk dəfə olaraq avtonom qrafenin bütün vibrasiya rejimlərini, həmçinin qrafen nanoliflərində müxtəlif vibrasiya rejimlərinin lokal genişlənməsini qura bildilər. Onların "böyük-q mapping" adlandırdıqları bu yeni üsul bütün nanostrukturlu, eləcə də iki ölçülü müasir materiallarda məkan və impulsiv fonon genişlənməsinin yaradılması üçün tamamilə yeni imkanlar açır. Bu təcrübələr nanometr miqyasında xüsusi monolaylara qədər yerli vibrasiya rejimlərini öyrənmək üçün yeni imkanlar açır.

Ötürülmüş sürətli elektronların dalğa cəbhəsi ilə həyəcanlanan qrafendə yerli qəfəs vibrasiyalarının sxematik təsviri. (Şəkil krediti: © Ryosuke Senga, AIST)

Bununla belə, alman riyaziyyatçısı və iş adamı Holger Schubartın rəhbərliyi altında Neutrino Energy Group-un alimləri enerji istehsalı üçün qrafen əsaslı materialların ən son inkişaflarının praktiki həyata keçirilməsində ən çox irəliləmişlər. Uzun illər nəzəri və praktiki inkişaflardan istifadə edərək, aşqarlanmış qrafen və silisium əsasında nanoölçülü qalınlığa malik, təkcə kosmik neytrinoların deyil, həm də digər radiasiya növlərinin, məsələn, elektrosmog, misal üçün. Atom vibrasiyasını artırmaq üçün örtük təbəqələrinin dopinqləri aparılmışdır.

Kosmik yüksək enerjili neytrinoların və digər radiasiyanın təsiri altında atom titrəyişləri gücləndirilir, rezonansa səbəb olur, metal folqa ötürülür və nəticədə yaranan enerji elektrik enerjisinə çevrilir. Üstəlik, atom vibrasiyasından rezonansa keçid üçün yaradılmış çoxqatlı innovativ material sayəsində kosmik neytrinolardan çox az enerji almaq kifayətdir.

Neytrino Enerji Qrupunun Elmi Şurası professor Yehia Xəlilin yuxarıda qeyd etdiyimiz şərhlərinə gəlincə, aşağıdakıları qeyd edir: “Bizim hesablamamıza görə, bu növ enerjinin istehsalının dəyəri digər enerji növlərinin istehsalına çəkilən xərclərin 50%-dən əhəmiyyətli dərəcədə az olacaq. enerji və həqiqətən böyük sənaye miqyasında daha sərfəlidir.

Bundan əlavə, enerji mənbəyi çox yığcamdır və istismar və texniki xidmət xərcləri tələb etmir. Məsələn, aşqarlanmış nanohissəciklərin xüsusi sıx təbəqəsi ilə örtülmüş A-4 ölçülü folqa vərəqi 2,5-3,0 Vt laboratoriya şəraitində sabit çıxış elektrik enerjisi verir. 4,5 - 5,5 kVt/saat gücündə elektrik enerjisi istehsal etmək üçün nəzərdə tutulmuş NEUTRINO POWER CUBE® "diplomat"ın yığcam ölçüsünə malik olacaq.

İş prinsipi işığın (görünən radiasiya spektrinin) enerjiyə çevrildiyi fotovoltaik hüceyrələrlə müqayisə edilə bilər. NEUTRINO POWER CUBE®-nin əsas üstünlüyü və fərqi ondan ibarətdir ki, fon radiasiyası (görünməz radiasiya spektri) tam qaranlıqda belə Yerə çatdığından, enerjinin sutkada 24 saat fasiləsiz istehsal oluna bilməsidir.

Bu cür ölçülər və çıxış məlumatları Neutrino Power Cube® neytrino cərəyan mənbəyini müxtəlif cihaz və avadanlıqlarda, elektrik nəqliyyat vasitələri və sənaye enerjisi istehsalında istifadəyə qədər geniş şəkildə istifadə etməyə imkan verir.

Elmi ictimaiyyətdə və mətbuatda gedən gərgin müzakirələri şərh edən Neutrino Energy Group-un baş direktoru Holger Şubart neytrino hissəcikləri fizikası sahəsində mövcud bilik vəziyyətinin real imkanlar təqdim etməsinə baxmayaraq, ictimaiyyətin nə dərəcədə qaranlıqda qalmasını tənqid edir. müasir problemləri tamamilə yeni yanaşmalarla həll etmək üçün … "Şüalanmanın görünməz spektrinin hissəcikləri, şübhəsiz ki, insanları dünyada azalan fosil ehtiyatlarından daha çox enerji ilə təmin edə bilir", - şirkətin alimləri deyirlər. Onların fikrincə, hazırkı araşdırmalar “yeri qazmağa” davam etmək əvəzinə, bizim üstümüzdəki bu nəhəng enerji sahəsinə diqqət yetirməlidir, gələcəkdə bundan istifadə etməli olacağıq.

Neutrino Energy Group-un Alman-Amerika tədqiqat alyansı olmasına baxmayaraq, Holger Schubart Almaniyadakı vəziyyəti tənqid edir: “Almaniya qlobal tətbiqi tədqiqatlarda geri qalır. Neytrino fizikası sahəsində əhəmiyyətli kəşflər Almaniyanın tədqiqat mühitinə hələ gəlməmişdir - ABŞ-dan və dünyanın bir çox başqa ölkələrindən fərqli olaraq, onlar artıq tanınmış biliklərə aiddir. Əlbəttə ki, neytrinoların haradan gəldiyini bilmək maraqlı olardı və təbii ki, Cənub qütbündə - praktiki olaraq dünyanın digər tərəfində - neytrino hərəkətlərini sənədləşdirmək və bəzən ən azı birini "tutmaq" çox maraqlıdır. zərrəcik, lakin BU milyonlarla "Tədqiqat" vasitələrindən istifadə edərkən prioritet olmamalıdır - elmin əsl məqsədi nəzərdən qaçırılmamalıdır - bu məqsəd, Şubarta görə, dünyanı daha yaxşı etmək üçün praktiki bilikləri axtarmaq və əldə etməkdir. yer və bu xüsusi halda, enerji yaratmaq üçün günəş və kosmik radiasiyanın yüksək enerjili görünməz spektrindən istifadə etmək imkanı tapmaq.

Daha ətraflı məlumat əldə etmək olar: