Strona główna Aktualności
Przyroda

Baterie przyszłości: jak uwolnić energię ze wzbudzonych jąder atomowych?

09.05.2017 Przyroda

Zespół prof. Marka Polasika. Fot. Andrzej Romański

Interdyscyplinarne badania nad obserwacją nowego zjawiska fizycznego - procesu wzbudzenia jądra poprzez wychwyt elektronu (NEEC) - prowadzą badacze m.in. z Torunia. Jeśli badania te się powiodą, będzie to krok w stronę budowy superwydajnych baterii.

Jeśli zjawisko NEEC (ang. Nuclear Excitation by Electron Capture) uda się zaobserwować - to znaczy, że będzie możliwe uwalnianie w kontrolowany sposób ogromnej ilości energii zgromadzonej we wzbudzonych jądrach atomowych. A to z kolei pozwoliłoby stworzyć w niedalekiej przyszłości nowe ultrawydajne baterie.

 

Tego rodzaju niekonwencjonalne baterie mogą wytworzyć - z jednostki masy baterii - miliony razy więcej energii, niż tradycyjne baterie chemiczne. Do tego mogą pracować przez dziesiątki lat. Takie źródła energii byłyby szczególnie użyteczne do zasilania napędów statków kosmicznych oraz pojazdów poruszających się np. po dnie oceanu lub w kraterze wulkanu.

 

Badania nad zjawiskiem NEEC prowadzi zespół prof. Marka Polasika z Wydziału Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu (w skład grupy wchodzą: dr hab. Katarzyna Słabkowska, dr Ewa Węder oraz dr Łukasz Syrocki) we współpracy z naukowcami z U.S. Army Research Laboratory.

 

Prof. Polasik, którego zespół brał udział w zaprojektowaniu eksperymentu, wyjaśnia, że rozpędzonymi jonami molibdenu 93Mo (tj. atomami odartymi ze sporej liczby elektronów) należy bombardować tarczę wykonaną z odpowiednio dobranego materiału, np. z węgla. Podczas przechodzenia jonów molibdenu przez taką tarczę, wyłapuje on z niej elektrony, których energia kinetyczna jest na tyle duża, że pozwala na wzbudzenie jądra.

 

W artykule w Physical Review C (https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.95.034312) badacze przedstawili szczegóły pionierskiego eksperymentu, umożliwiającego zaobserwowanie po raz pierwszy procesu NEEC dla izotopu molibdenu 93Mo w stanie izomerycznym, który żyje około 6,85 godziny i gromadzi ogromną energię. Dostarczenie pojedynczemu jądru tego izomeru energii około 4,5 keV powoduje jego przejście do krótkożyjącego stanu, który ulega natychmiastowej deekscytacji, w wyniku czego dochodzi do uwolnienia 500 razy większej energii, tj. rzędu 2,5 MeV.

 

Prof. Polasik (którego zespół zaprojektował cały eksperyment) wyjaśnia, że rozpędzonymi jonami molibdenu 93Mo (tj. atomami odartymi ze sporej liczby elektronów) należy bombardować tarczę wykonaną z odpowiednio dobranego materiału, np. z węgla. Podczas przechodzenia jonów molibdenu przez taką tarczę wyłapuje on z niej elektrony, których energia kinetyczna jest na tyle duża, że pozwala na wzbudzenie jądra.

 

"Opanowanie umiejętności kontrolowanego wykorzystania tego zjawiska i rozwój dzięki temu nowych niekonwencjonalnych baterii jądrowych będzie bardzo cennym osiągnięciem ludzkości!" – komentują badacze z UMK.

 

O wyjątkowej ważności tych badań świadczy fakt, że zespoły z całego świata od ponad 40 lat rywalizują między sobą, kto pierwszy zaobserwuje to nowe zjawisko (- czyli proces NEEC) dla jakiegokolwiek izomerycznego stanu jądrowego.

 

"Wielu już próbowało, ale jeszcze nikt nie pokazał, że wzbudzenie jądra atomu na skutek wychwytu elektronów do jego powłok atomowych jest możliwe" – wyjaśnia prof. Polasik. I dodaje, że cała sztuka polega na dobraniu prędkości jonów izomeru 93Mo tak, aby elektrony dostarczyły im idealnie dopasowaną porcję energii, konieczną do wzbudzenia jądra.

 

Naukowcy z UMK są przekonani, że obserwacja procesu NEEC jest obecnie niezwykle realna dzięki ich współpracy z wybitnymi specjalistami z U.S. Army Research Laboratory - a zwłaszcza dzięki temu, że do badań mogą wykorzystać najpotężniejszy i jedyny tego rodzaju spektrometr Gammasphere zainstalowany przy akceleratorze liniowym w Argonne National Laboratory (ANL) w USA. Aparatura ta daje wyjątkową możliwość jednoznacznego zidentyfikowania zajścia procesów NEEC dla izomeru 93Mo oraz dla izomerów jądrowych wielu innych pierwiastków.

 

PAP - Nauka w Polsce

 

lt/ zan/

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 0
Skomentuj Zobacz wszystkie  

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Europejczycy i Afrykanie, czyli o pierwszych kontaktach Europejczycy i Afrykanie, czyli o pierwszych kontaktach

Ludożercy - takim mianem określali... Afrykanie przybyszów z Europy! Tak - bo Portugalczycy przypływali i porywali ludzi. Ci przepadali na zawsze bez wieści. O pierwszych spotkaniach portugalsko-afrykańskich na wybrzeżu Afryki Zachodniej pisze w książce "Europejczycy i Afrykanie-wzajemne odkrycia i pierwsze kontakty" prof. Michał Tymowski.

Więcej

Myśl na dziś

Odrobina filozofii skłania umysł człowieka ku ateizmowi. Ale prawdziwa głębia filozofii zwraca umysł ku religii.
Francis Bacon

Nasz blog

Przełamując efekt Matyldy Przełamując efekt Matyldy

Maria Skłodowska-Curie czy Katherine G. Johnson to kobiety nauki, które odniosły sukces, przełamały społeczną nieufność, zdobyły zasłużone laury, a ostatnio "upomniało się" o nie kino. Jednak tych, których wybitne dokonania naukowe długo pozostawały w cieniu i wciąż są mało znane jest wiele. Cecilia Payne-Gaposchkin, Jocelyn Bell Burnell czy Trottula, to tylko niektóre z nich.

Więcej

Tagi

-->