EurekAlert!
2019_271_14
Napori, ki jih podpira ameriška vojska, lahko vodijo v razvoj baterije, ki omogoča nov vir napajanja.
Večnacionalna raziskovalna skupina, ki jo vodijo znanstveniki ameriške vojske, je uspešno sprožila nadzorovano sproščanje shranjene izotopske energije z uporabo fizičnega učinka, ki vključuje elektrone v atomu – idejo, ki je bila predlagana pred več kot 40 leti, vendar nikoli prej eksperimentalno predstavljena.
Znanstveniki so dejali, da ta pomemben znanstveni dosežek pomeni korak v prizadevanju vojske po iskanju in dostopu do alternativnih virov energije za nove vrste baterij, ki presegajo tiste dobljene s kemikalijami. Rezultat je bil objavljen kot pismo v izdaji revije Nature 8. februarja.
“V teku so prizadevanja za razvoj novih orodij za vojsko prihodnosti, bodisi v povečanju sposobnosti razumevanja bitke, boljši zaščiti vojaka ali hitrejšem in učinkovitejšem gibanju,” je dejal dr. James Carroll, vodja raziskovalnega laboratorija v Oddelku za elektroenergetske komponente ameriške vojske.
“Vendar pa brez zadostne energije in moči nobena od teh izboljšav ni izvedljiva,” je še dodal. “Tako je očitno močna motivacija za razširitev dostopa vojske do energije in novih virov energije.
To na primer spodbuja raziskave v izboljšanih kemičnih baterijah z zmogljivostmi, specifičnimi za vojsko, da se razbremeni vojake; vendar potekajo tudi raziskave za določitev izvedljivosti dostopa do energije, shranjene z izotopi, pri 100.000-kratni gostoti, kot jo lahko zagotovijo kemikalije. Lahko bi rekli, da poskušamo preseči “kemično mejo” za povsem nove vrste baterij. ”
Carroll in ekipa ARL upata, da bosta to dosegla z raziskovanjem nekemičnega razreda materialov, in sicer radioizotopov, ki shranjujejo energijo v materialih, ki niso fisijski. V tem novem rezultatu so v testu specifičnega izotopa molibdena pokazali, da bi se lahko energija shranjevala v vzbujeni obliki tistih jeder, ki trajajo približno sedem ur, in da bi se lahko energija sproščala v veliko krajšem času z novim procesom, ki vključuje atomske lupine okoli tega jedra.
Ustvarjanje “luknje” v atomski lupini, in dodajanje prostega elektron, ki bi padel v to lupino, s čemer bi prenesel samo pravo (majhno) količino energije v jedra in kot stikalo povzročil kontrolirano sproščanje večje shranjene energije. Fascinantna znanost za tem postopkom je pritegnila druge raziskovalce iz ZDA, Evrope in Avstralije, da se pridružijo temu poskusu.
Poudarek skupine na ARL se osredotoča na več učenja o osnovnih mehanizmih za sproščanje energije, ki lahko v prihodnosti podpirajo nove vrste virov energije. Kot del teh prizadevanj je bil elektronsko-jedrski mehanizem prvič prikazan kot primer, kako se osredotočanje ARL navezuje na čisto znanstvene raziskave.
V bližnji prihodnosti je glavni vpliv pri zagotavljanju prvih dokazov za ta učinek, ki jih je mogoče uporabiti za ocenjevanje teoretičnih modelov za razumevanje procesa. Pripravljajo se novi eksperimenti za nadaljnjo opredelitev procesa. Raziskovalci upajo, da bo ta mehanizem dolgoročno zagotovil praktično sredstvo za zagotavljanje novih tipov baterij in virov energije za potrebe vojske. Prvotni koncept, uporabljen v predstavitvi, je leta 2012 objavil Carroll in raziskovalni sodelavec iz ruskega Skupnega inštituta za jedrske raziskave in je leta 2014 predstavljal projektno nagrado prek raziskovalne pobude direktorja ARL.
Delo, da se koncept spremeni v pravi eksperimentalni načrt in izvede potrebne poskuse, se je začelo sredi leta 2014. Predhodni poskus maja 2015 na Avstralski nacionalni univerzi je zagotovil izhodiščni rezultat, dejanski demonstracijski poskus pa je bil izveden decembra 2015 na objektu ATLAS v nacionalnem laboratoriju Argonne. Analiza več kot 10 terabajtov podatkov se je nadaljevala v začetku leta 2017 pred predložitvijo reviji Nature.
Vodja raziskave je dr. Christopher Chiara (pridružene univerze Oak Ridge / raziskovalna sodelavka ARL) s Carrollom in dr. Jarrodom Marshom iz ARL ter drugi soavtorji z Avstralske nacionalne univerze, nacionalnega laboratorija Argonne (ZDA), ZDA Naval Academy, Ameriška agencija za zmanjševanje obrambne nevarnosti, Univerza Nicolaus Copernicus (Poljska), Nacionalni center za jedrske raziskave (Poljska), Univerza v Rochesterju (ZDA) in JINR.
Vir:
- https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-02/uarl-aed020718.php
- Slike: Arl’s James J. Carroll, William Parks and Eric Proctor
