পারমাণবিক ব্যাটারি

1950 এর দশকে, বিটাভোল্টাইক্স - বিটা বিকিরণ শক্তি আহরণের একটি প্রযুক্তি - বিজ্ঞানীরা ভবিষ্যতে নতুন শক্তির উত্স তৈরির ভিত্তি হিসাবে বিবেচিত হয়েছিল। আজ, নিয়ন্ত্রিত পারমাণবিক প্রতিক্রিয়া ব্যবহার সহজাতভাবে নিরাপদ যে আত্মবিশ্বাসের সাথে জোরদার করার জন্য বাস্তব ভিত্তি রয়েছে। কয়েক ডজন পারমাণবিক প্রযুক্তি ইতিমধ্যেই দৈনন্দিন জীবনে মানুষ ব্যবহার করছে, যেমন রেডিওআইসোটোপ স্মোক ডিটেক্টর।

সুতরাং, মার্চ 2014 সালে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের কলাম্বিয়ার মিসৌরি বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানী জে কওন এবং বেক কিম স্ট্রন্টিয়াম-90 এবং জলের উপর ভিত্তি করে একটি কমপ্যাক্ট পাওয়ার উত্সের বিশ্বের প্রথম কার্যকারী প্রোটোটাইপ পুনরুত্পাদন করেছিলেন। এই ক্ষেত্রে, জলের ভূমিকা একটি শক্তি বাফার, যা নীচে ব্যাখ্যা করা হবে।

পারমাণবিক ব্যাটারি বছরের পর বছর ধরে রক্ষণাবেক্ষণ ছাড়াই কাজ করবে এবং জলের অণুগুলির ভাঙ্গনের কারণে বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে সক্ষম হবে কারণ তারা বিটা কণা এবং তেজস্ক্রিয় স্ট্রন্টিয়াম-90 এর অন্যান্য ক্ষয় পণ্যগুলির সাথে যোগাযোগ করে।

এই ধরনের ব্যাটারির শক্তি বৈদ্যুতিক যান এবং এমনকি স্পেসশিপ চালানোর জন্য সম্পূর্ণরূপে পর্যাপ্ত হওয়া উচিত।নতুন পণ্যের রহস্য বিটাভোল্টাইক্স এবং একটি মোটামুটি নতুন পদার্থবিজ্ঞানের প্রবণতার সংমিশ্রণে রয়েছে - প্লাজমন অনুরণনকারী।

অতি-দক্ষ সৌর কোষ, সম্পূর্ণ ফ্ল্যাট লেন্স এবং আমাদের চোখের সংবেদনশীলতার চেয়ে বহুগুণ বেশি রেজোলিউশন সহ বিশেষ প্রিন্টিং কালি সহ নির্দিষ্ট অপটিক্যাল ডিভাইসগুলির বিকাশে প্লাজমনগুলি গত কয়েক বছরে সক্রিয়ভাবে ব্যবহার করা হয়েছে। প্লাজমোনিক রেজোনেটর হল বিশেষ কাঠামো যা আলোক তরঙ্গের আকারে এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের অন্যান্য রূপের আকারে শক্তি শোষণ এবং নির্গত উভয়ই করতে সক্ষম।

আজ, ইতিমধ্যেই রেডিওআইসোটোপ শক্তির উত্স রয়েছে যা পরমাণুর ক্ষয়ের শক্তিকে বিদ্যুতে রূপান্তর করে, তবে এটি সরাসরি ঘটে না, তবে মধ্যবর্তী শারীরিক মিথস্ক্রিয়াগুলির একটি শৃঙ্খলের মাধ্যমে ঘটে।

প্রথমে, তেজস্ক্রিয় পদার্থের ট্যাবলেটগুলি যে পাত্রে থাকে তার শরীরকে তাপ দেয়, তারপর এই তাপকে থার্মোকলের মাধ্যমে বিদ্যুতে রূপান্তরিত করা হয়।

রূপান্তরের প্রতিটি পর্যায়ে বিপুল পরিমাণ শক্তি নষ্ট হয়; এর মধ্যে, এই জাতীয় রেডিওআইসোটোপ ব্যাটারির কার্যকারিতা 7% এর বেশি নয়। বিকিরণ দ্বারা ব্যাটারি অংশগুলির খুব দ্রুত ধ্বংসের কারণে বিটাভোল্টিকা দীর্ঘকাল ধরে অনুশীলনে ব্যবহার করা হয়নি।

অবশেষে, বিজ্ঞানীরা অস্থির পরমাণুর ক্ষয় পণ্যের সাথে সরাসরি মুক্তি শক্তিকে রূপান্তর করার একটি উপায় খুঁজে পেয়েছেন। দেখা গেল যে বিটা কণা (ইলেকট্রন যার গতি পরমাণুর ক্ষয়ের সময় যথেষ্ট বেশি) জলের অণুগুলিকে হাইড্রোজেন, হাইড্রক্সিল র্যাডিকেল এবং অন্যান্য আয়নগুলিতে ভেঙে দিতে সক্ষম।

গবেষণায় দেখা গেছে যে জলের অণুর এই ক্ষয়প্রাপ্ত অংশগুলি বিটা কণার সাথে সংঘর্ষের ফলে তারা যে শক্তি শোষণ করে তা সরাসরি বের করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

জলের পারমাণবিক ব্যাটারি কাজ করার জন্য, একটি চিরুনি আকৃতির অনুরূপ একটি প্লাটিনাম ফিল্ম দিয়ে আচ্ছাদিত টাইটানিয়াম অক্সাইডের শত শত মাইক্রোস্কোপিক কলামের একটি বিশেষ কাঠামো প্রয়োজন। এর দাঁতে এবং প্ল্যাটিনাম শেলের পৃষ্ঠে, অনেকগুলি মাইক্রো-ছিদ্র রয়েছে যার মাধ্যমে জলের পচনের নির্দেশিত পণ্যগুলি ডিভাইসে প্রবেশ করতে পারে। সুতরাং, ব্যাটারি চালানোর সময়, "ঝুঁটি"-এ অনেকগুলি রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে — জলের অণুগুলির পচন এবং গঠন ঘটে, যখন মুক্ত ইলেকট্রনগুলি উত্থিত হয় এবং বন্দী হয়।

এই সমস্ত প্রতিক্রিয়ার সময় নিঃসৃত শক্তি "সূঁচ" দ্বারা শোষিত হয় এবং বিদ্যুতে রূপান্তরিত হয়। স্তম্ভগুলির পৃষ্ঠে প্লাজমনগুলি উপস্থিত হওয়ার কারণে, বিশেষ শারীরিক বৈশিষ্ট্য থাকার কারণে, এই জাতীয় জল-পারমাণবিক ব্যাটারি তার সর্বাধিক দক্ষতায় পৌঁছেছে, যা 54% হতে পারে, যা ক্লাসিক্যাল রেডিওআইসোটোপ বর্তমান উত্সের তুলনায় প্রায় দশ গুণ বেশি।

এখানে ব্যবহৃত আয়নিক দ্রবণটি পর্যাপ্ত কম পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায়ও হিমায়িত করা খুব কঠিন, এটি বৈদ্যুতিক যানবাহনকে চালিত করার জন্য নতুন প্রযুক্তিতে তৈরি ব্যাটারি ব্যবহার করা সম্ভব করে এবং, যদি সঠিকভাবে প্যাকেজ করা হয় তবে বিভিন্ন উদ্দেশ্যে মহাকাশযানেও।

তেজস্ক্রিয় স্ট্রন্টিয়াম-90-এর অর্ধ-জীবন প্রায় 28 বছর, তাই Kwon এবং কিমের পারমাণবিক ব্যাটারি প্রতি বছর মাত্র 2% শক্তি হ্রাস সহ কয়েক দশক ধরে উল্লেখযোগ্য শক্তির ক্ষতি ছাড়াই কাজ করতে পারে।বিজ্ঞানীরা বলছেন যে এই ধরনের পরামিতিগুলি বৈদ্যুতিক যানবাহনের সর্বব্যাপীতার জন্য একটি স্পষ্ট সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে।