Nowa technologia przechowywania energii w zasięgu

Środa, 14 lutego (10:00)

Międzynarodowy zespół z udziałem polskich naukowców opisał nowy sposób uwalniania energii ze wzbudzonych jąder atomowych. Wynik wskazuje na możliwość opracowania nowego sposobu magazynowania energii.

Międzynarodowy zespół naukowy, w którym znalazło się 16 badaczy z USA, Australii, Włoch i Rosji oraz prof. dr hab. Marek Polasik z Wydziału Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu oraz dr Jacek Rzadkiewicz z Narodowego Centrum Badań Jądrowych w Świerku, po raz pierwszy przeprowadził udany eksperyment, który zaowocował obserwacją procesu wzbudzenia jądra poprzez wychwyt elektronu do powłoki elektronowej atomu (ang. Nuclear Excitation by Electron Capture, NEEC). NEEC po raz pierwszy zaobserwowano dla izotopu molibdenu 93Mo. Jądrowy stan izomeryczny molibdenu 93mMo gromadzi bardzo dużą energię w stosunku do stanu podstawowego, a czas jego połowicznego zaniku wynosi 6,85 godziny.

W trakcie procesu NEEC, izomeryczne jądro 93mMo otrzymuje niewielką dawkę energii, rzędu 4,85 keV. Powoduje to natychmiastowe przejście do innego stanu wzbudzonego - jest on bardzo krótki, o czasie połowicznego zaniku rzędu nanosekund. Niemal natychmiast następuje przejście do stanu podstawowego. Uwalniana jest przy tym energia rzędu 2,5 MeV zgromadzona pierwotnie w izomerze jądrowym 93mMo. Jest to ilość energii 500 razy większej od tej, która została dostarczona.

Wynik eksperymentu, który został przeprowadzony w Stanach Zjednoczonych na liniowym akceleratorze ATLAS w Laboratorium Narodowym w Argonne, był od dawna przewidywany wcześniej teoretycznie, ale od ponad 40 lat badacze z całego świata rywalizowali o to, kto jako pierwszy zaobserwuje nowe zjawisko dla jakiegokolwiek izomeru jądrowego.

W trakcie eksperymentu wykorzystano rozpędzone jony o wysokim ładunku (które były pozbawione od 32 do 36 elektronów) izomeru 93mMo. Podczas przechodzenia przez tarczę z węgla chwytały elektrony do niezapełnionych powłok atomowych. W odpowiednich warunkach ten wychwyt elektronów miał także spowodować poszukiwane wzbudzenia jąder 93mMo. Eksperymentalnie zaobserwowano także deekscytację ze stanu wzbudzonego zachodzącą poprzez emisję kwantów gamma o charakterystycznych energiach. Jak stwierdza dr Rzadkiewicz, sukces eksperymentu zależał przede wszystkim od właściwego dobrania energii kinetycznej jonów izomeru 93mMo oraz ich stanu ładunkowego, bowiem trzeba było zapewnić dostarczenie izomerowi dedykowanej porcji energii. Według prof. Polasika konieczne było także dla identyfikacji procesu NEES dokonanie pomiarów promieniowania gamma dla przejść pomiędzy odpowiednimi stanami jądrowymi izotopu 93Mo, co wykonano najpotężniejszym na świecie spektrometrem Gammasphere. Jest on zbudowany z 92 detektorów germanowych ułożonych w kształcie 16 sferycznych pierścieni. Poza wiedzą mówiącą o przetrwaniu różnych pierwiastków we wnętrzu gwiazd, sam eksperyment wskazuje na nowy sposób magazynowania energii np. poprzez kontrolowane uwalnianie energii nagromadzonej izomerach jądrowych czyli stworzenie bezpiecznych i wydajnych baterii jądrowych.

MM

INTERIA.PL

Podziel się