"ENERGY NEUTRINO" - эрчим хүч үйлдвэрлэх үнэгүй технологи

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Сүүлийн хэдэн арван жилд дэлхийн цаг уурын өөрчлөлттэй холбоотойгоор хүний амьдралын хариуцлагагүй, алсын хараагүй байдлаас үүдэн зөвхөн хүний тав тухтай амьдралыг хангаад зогсохгүй шинэ технологи, шинэ материал бий болгох асуудал гарч ирж байна., гэхдээ хүний амьдралын өөрийн амьдрах орчинд үзүүлэх сөрөг нөлөөллийг эрс бууруулж чадна.

Хүний үйл ажиллагааны уур амьсгалд үзүүлэх нөлөө нь хүний хог хаягдлыг зайлуулах, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, дотоод шаталтат хөдөлгүүрт ашиглахын тулд чулуужсан түлш шатаахаас татгалзах зэрэг олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй, маш нарийн төвөгтэй сэдэв юм.

Сансар огторгуйн нейтрино тоосонцороос цахилгаан гаргаж авах нь хэр бодитой вэ гэдэг талаар шинжлэх ухааны нийгэмлэгт удаан хугацааны турш хэлэлцүүлэг өрнөсөөр ирсэн. Нэг тал нь дэлхийн гадаргуугаар дамжин сансрын нейтриногийн урсгал нь цаг агаар, жилийн цаг хугацаанаас үл хамааран өдөр, шөнөгүй тогтвортой байдаг гэж эерэгээр баталж байгаа бөгөөд хэрэв эрдэмтэд цацрагийн (нарны гэрлийн) үзэгдэх спектрээс цахилгаан эрчим хүчийг хэрхэн олж авах талаар сурсан бол энэ нь цацрагийн үл үзэгдэх спектрээс (сансрын нейтрино гэх мэт) эсвэл бусад төрлийн цацрагаас гүйдэл авах боломжтой. Асуулт нь зөвхөн нейтриногийн энергийг цахилгаан гүйдэл болгон хувиргах шинэ материалыг бий болгох явдал юм.

Гутранги үзэлтнүүд хэдийгээр 2015 онд физикийн салбарын Нобелийн шагналыг нейтрино масстай гэдгийг нотолсон гэж үзсэн ч энэ масс нь маш бага (электроноос хамаагүй хөнгөн) гэж маргадаг. "Хэрэв бид нейтринооос энерги гаргаж авах боломжтой гэж үзвэл ямар үнээр, энэ нь практик байх уу? гэсэн хоёр асуулт гарч ирнэ. Энгийнээр хэлбэл, техник, эдийн засгийн үндэслэлийг харуулах ёстой гэж АНУ-ын Йелийн их сургуулийн профессор Йехиа Халил, Их Британийн Оксфордын их сургуулийн эрдэм шинжилгээний ажилтан хэлэв. Түүнтэй хамт Бордогийн их сургуулийн Жак Ротурье - "Мөсөн шоо туршилт нь нейтрино болон материйн маш бага харилцан үйлчлэлийн бас нэгэн гайхалтай жишээ юм. Тиймээ, энэ үйл явцад тодорхой хэмжээний энерги шилждэг. Гэхдээ нэг өндөг чанахад хүртэл цахилгаан үйлдвэрлэх хангалттай эрчим хүч авах боломж байхгүй." Гэхдээ нейтрино физикийн үндсэн үндсийг судалдаг онолчид тэдний хэрэглээний хэрэглээг бус харин тийм зөв гэж үү?

Сүүлийн жилүүдэд энэ сэдвээр хийсэн судалгааг тодорхойлсон олон нийтлэл гарч ирснийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Янз бүрийн орны эрдэмтдийн нийтлэлд дүн шинжилгээ хийхдээ сансрын нейтриноуудыг эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглах арга нь атомын чичиргээ ихэссэн материалыг бүтээхэд оршдог гэж бид дүгнэж болно. Nature сэтгүүлд, ETH (Eidgen? Ssische Technische Hochschule, Z? Rich) профессор Ванесса Вуд болон түүний хамтрагчид материалыг нано хэмжээст болгон хувиргахад ямар процессууд атомын чичиргээ үүсгэдэг, мөн энэхүү мэдлэгийг олон төрлийн хэрэглээнд зориулж наноматериалуудыг системтэйгээр боловсруулахад хэрхэн ашиглаж болохыг тайлбарлав. Уг нийтлэлд материалыг хүний үснээс 5000 дахин нимгэн буюу 10-20 нанометрээс бага хэмжээтэй үйлдвэрлэхэд нано бөөмсийн гадаргуу дээрх атомын гаднах давхаргын чичиргээ их байдаг бөгөөд тэдгээрийг хэрхэн яаж боловсруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулж байна. материал нь ажилладаг. Бүх материал нь чичирдэг атомуудаас бүрддэг. Эдгээр атомын чичиргээ буюу "фононууд" нь материалд цахилгаан цэнэг болон дулааныг хэрхэн шилжүүлэхийг хариуцдаг.

Үүний зэрэгцээ шинэ технологи бүтээхэд графен нано бүтцийг ашиглах нь хамгийн их анхаарал татаж байна. Гэхдээ графений нано бүтэц гэх мэт орчин үеийн материалыг илүү сайн ойлгож, опто-, нано- болон квант технологийн төхөөрөмжүүдэд сайжруулахын тулд фононууд - хатуу биет дэх атомын чичиргээ нь материалын шинж чанарт хэрхэн нөлөөлдөгийг ойлгох нь чухал юм. Венийн их сургууль, Японы Шинжлэх ухаан, технологийн дэвшилтэт хүрээлэн (AIST), JEOL болон Ромын Ла Сапиенза их сургуулийн эрдэмтэд нано бүтэцтэй материалд байгаа бүх фононыг хэмжих арга техникийг бүтээсэн болохыг саяхан нийтэлсэн бүтээл харуулж байна. Ийнхүү тэд анх удаа бие даасан графены бүх чичиргээний горимыг тогтоож, мөн графений нано шилэнд янз бүрийн чичиргээний горимуудыг орон нутгийн хэмжээнд өргөтгөх боломжтой болсон. Тэдний "том-q зураглал" гэж нэрлэсэн энэхүү шинэ арга нь орчин үеийн бүх нано бүтэцтэй, хоёр хэмжээст материалд орон зайн болон импульсийн фонон тэлэлт үүсгэх цоо шинэ боломжийг нээж өгч байна. Эдгээр туршилтууд нь орон нутгийн чичиргээний горимыг тодорхой нэг давхарга хүртэл нанометрийн масштабаар судлах шинэ боломжийг нээж өгдөг.

Дамжуулсан хурдан электронуудын долгионы фронтоор өдөөгдсөн графен дахь орон нутгийн торны чичиргээний бүдүүвч дүрслэл. (Зургийн кредит: © Ryosuke Senga, AIST)

Гэсэн хэдий ч Германы математикч, бизнесмен Холгер Шубартын удирдлаган дор Нейтрино Энержи группын эрдэмтэд эрчим хүч үйлдвэрлэхэд зориулсан графен дээр суурилсан материалын хамгийн сүүлийн үеийн бүтээн байгуулалтыг практикт хэрэгжүүлэхэд хамгийн их ахисан байна. Олон жилийн онол практикийн боловсруулалтыг ашиглан нэмэлт графен, цахиур дээр суурилсан нано хэмжээний зузаантай олон давхаргат бүрэх материалыг бүтээсэн бөгөөд энэ нь зөвхөн сансрын нейтрино төдийгүй бусад төрлийн цацрагийн нөлөөн дор шууд гүйдэл үүсгэх чадвартай. Жишээлбэл. Атомын чичиргээг нэмэгдүүлэхийн тулд бүрэх давхаргын допинг хийсэн.

Сансар огторгуйн өндөр энергитэй нейтрино болон бусад цацрагийн нөлөөн дор атомын чичиргээ олширч, резонансын нөлөөгөөр металл тугалган цаас руу шилжиж, үүссэн энерги нь цахилгаан энерги болж хувирдаг. Түүгээр ч барахгүй атомын чичиргээнээс резонанс руу шилжихийн тулд бүтээсэн олон давхаргат шинэлэг материалын ачаар сансрын нейтринооос маш бага энерги авахад хангалттай.

Дээр дурдсан профессор Йехиа Халилын тайлбарын талаар Нейтрино Энержи Группын Шинжлэх Ухааны Зөвлөл дараахь зүйлийг тэмдэглэв: "Бидний тооцоолсноор энэ төрлийн эрчим хүчийг үйлдвэрлэх зардал нь бусад төрлийн эрчим хүчийг үйлдвэрлэх зардлын 50% -иас хамаагүй бага байх болно. эрчим хүч, үнэхээр том аж үйлдвэрийн хэмжээнд илүү ашигтай."

Үүнээс гадна эрчим хүчний эх үүсвэр нь маш авсаархан бөгөөд ашиглалтын болон засвар үйлчилгээний зардал шаарддаггүй. Жишээлбэл, А-4 хэмжээтэй тугалган цаас нь нэмэлт нано бөөмсийн тусгай нягт давхаргаар бүрхэгдсэн бөгөөд лабораторийн нөхцөлд 2.5-3.0 Вт-ын тогтвортой гаралтын цахилгаан эрчим хүчийг өгдөг. NEUTRINO POWER CUBE® нь 4.5-аас 5.5 кВт/цаг хүчин чадалтай цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх зориулалттай бөгөөд "дипломат"-ын авсаархан хэмжээтэй байх болно.

Үйл ажиллагааны зарчмыг гэрэл (харагдах цацрагийн спектр) энерги болгон хувиргадаг фотоволтайк эсүүдтэй харьцуулж болно. NEUTRINO POWER CUBE®-ийн гол давуу тал ба ялгаа нь арын цацраг (үл үзэгдэх цацрагийн спектр) бүрэн харанхуйд ч дэлхий дээр хүрдэг тул 24 цагийн турш тасралтгүй эрчим хүч гаргаж чаддагт оршдог.

Ийм хэмжээсүүд болон гаралтын өгөгдөл нь Neutrino Power Cube® нейтрино гүйдлийн эх үүсвэрийг янз бүрийн төхөөрөмж, тоног төхөөрөмжид өргөнөөр ашиглах, цахилгаан машин, үйлдвэрлэлийн эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжийг олгодог.

Шинжлэх ухааны нийгэмлэг болон хэвлэлд өрнөж буй ширүүн маргааны талаар Нейтрино Энержи Группын Гүйцэтгэх захирал Холгер Шубарт нейтрино бөөмсийн физикийн салбарын өнөөгийн мэдлэг бодит боломжуудыг санал болгож байгаа хэдий ч олон нийт хэр зэрэг харанхуй хэвээр байгааг шүүмжилжээ. орчин үеийн асуудлыг цоо шинэ хандлагаар шийдвэрлэхийн тулд … "Цацрагийн үл үзэгдэх спектрийн тоосонцор нь дэлхий даяар хумигдаж буй чулуужсан нөөцөөс ч илүү их эрчим хүчийг хүмүүст өдөр ирэх тусам хангах чадвартай" гэж тус компанийн эрдэмтэд хэлж байна. Тэдний үзэж байгаагаар одоогийн судалгаанууд "газар ухах" ажлыг үргэлжлүүлэхийн оронд бидний дээр байгаа энэ асар том эрчим хүчний талбарт анхаарлаа хандуулах ёстой бөгөөд ирээдүйд ашиглах шаардлагатай болно.

Нейтрино Энержи Групп нь Герман-Америкийн судалгааны холбоо хэдий ч Холгер Шубарт Герман дахь нөхцөл байдлыг шүүмжилж: "Герман дэлхийн хэрэглээний судалгаанаас хоцорч байна. Нейтрино физикийн салбарт томоохон нээлтүүд Германы судалгааны орчинд хараахан ирээгүй байна - АНУ болон дэлхийн бусад олон орноос ялгаатай нь тэд хүлээн зөвшөөрөгдсөн мэдлэгт харьяалагддаг. Мэдээжийн хэрэг, нейтрино хаанаас ирснийг мэдэх нь сонирхолтой байх болно, мэдээжийн хэрэг, Өмнөд туйлд - бараг дэлхийн нөгөө талд - нейтрино хөдөлгөөнийг баримтжуулах нь маш сонирхолтой бөгөөд заримдаа ядаж нэгийг нь "барих" нь маш сонирхолтой юм. бөөмс, гэхдээ ЭНЭ нь сая сая "Судалгааны" хэрэгслийг ашиглахад нэн тэргүүний зорилт байх ёсгүй - шинжлэх ухааны жинхэнэ зорилгыг үл тоомсорлож болохгүй - энэ зорилго нь Шубартын хэлснээр дэлхийг илүү сайн болгохын тулд практик мэдлэгийг хайж, олж авах явдал юм. газар, энэ тохиолдолд нарны болон сансар огторгуйн цацрагийн үл үзэгдэх өндөр энергитэй спектрийг эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжийг олох.

Илүү дэлгэрэнгүй мэдээллийг авах боломжтой: