Da li ste se ikada zapitali šta je zajedničko svemirskom brodu i pejsmejkeru? Oba pogona plutonijum-238 (238 Pu), svestrani izotop, poznat po svojim idealnim grejnim svojstvima.
Nedavna istraživanja otkrivaju novi neutronički model visoke rezolucije koji značajno poboljšava proizvodnju 238 Pu, povećavajući prinos za blizu 20% u reaktorima visokog fluksa i smanjujući troškove. Ovaj potencijalni prodor mogao bi da revolucioniše širok spektar tehnološke proizvodnje, od istraživanja dubokog svemira do medicinskih uređaja koji spasavaju život.
Nalazi su objavljeni u časopisu Nuklearna nauka i tehnike.
Poboljšanje proizvodnje 238 Pu pomoću modeliranja visoke rezolucije
Tim nuklearnih naučnika sa Šangajskog univerziteta Jiao Tong i Instituta za nuklearnu energiju Kine izvestio je da njihove metode – sagorevanje filtera, sagorevanje sa jednom energijom i analiza ekstremuma sagorevanja – poboljšavaju preciznost proizvodnje 238 Pu, što dovodi do značajnog povećanja od 18,81% prinos. Ovo prečišćavanje eliminiše teorijske aproksimacije koje su ranije bile uobičajene u ovoj oblasti, omogućavajući rezoluciju spektra od približno 1 eV.
Kingkuan Pan, vodeći istraživač studije, rekao je: „Naš rad ne samo da pomera granice tehnologija proizvodnje izotopa, već i postavlja novu perspektivu za način na koji pristupamo nuklearnoj transmutaciji u reaktorima visokog fluksa.
Plutonijum-238 ima ključnu ulogu u napajanju uređaja gde tradicionalne baterije ne mogu biti dovoljne, kao što su misije u dubokom svemiru i medicinski uređaji. Uprkos svom značaju, proizvodnja 238 Pu je opterećena neefikasnošću i visokim troškovima zbog nedostatka preciznih modela.
Pristup tima analizirao je složene lančane reakcije unutar nuklearnih reaktora, stvarajući model koji ne samo da poboljšava postojeće metode proizvodnje, već i smanjuje povezani uticaj gama zračenja, čineći proces sigurnijim i ekološki prihvatljivijim.
Studija je uporedila tri različite metode. Metode sagorevanja filtera i sagorevanja jedne energije pružaju detaljan uvid u uticaj energetskog spektra na nuklearne reakcije, dok metoda analize ekstrema sagorevanja procenjuje kako promene tokom vremena zračenja utiču na ukupnu efikasnost proizvodnje. Ove tehnike zajedno omogućavaju preciznu kontrolu i optimizaciju neutronskih reakcija unutar reaktora.
Implikacije ovog istraživanja su ogromne. Poboljšana proizvodnja 238 Pu direktno podržava rad uređaja u teškim, nepristupačnim okruženjima. „Ovaj model bi mogao značajno uticati ne samo na buduće svemirske misije, osiguravajući dugotrajniju snagu za svemirske letelice, već i na pouzdanost medicinskih uređaja kao što su srčani pejsmejkeri“, rekao je Pan.
Rafinirani proizvodni proces znači da se više 238 Pu može proizvesti sa manje resursa i povećava bezbednost proizvodnih objekata. smanjenje uticaja na životnu sredinu i povećanje bezbednosti proizvodnih objekata.
Gledajući unapred, istraživački tim planira da proširi aplikacije svog modela. „Naši sledeći koraci uključuju prečišćavanje ciljanog dizajna iz inženjerske perspektive, optimizaciju neutronskog spektra koji se koristi u proizvodnji i izgradnju namenskih kanala za zračenje u reaktorima visokog fluksa“, dodao je Pan.
Ovi razvoji ne samo da će pojednostaviti proizvodnju 238 Pu, već bi takođe mogli biti prilagođeni za druge retke izotope, obećavajući široko rasprostranjene uticaje u više naučnih i medicinskih oblasti.
Razvoj neutroničkog modela visoke rezolucije označava značajan napredak u nuklearnoj nauci, sa implikacijama koje se protežu daleko izvan laboratorije. Kada se ovaj model primeni na druge retke izotope, očekuje se da će se njegov uticaj na tehnologiju i industriju proširiti, podržavajući značajan napredak u energetici, medicini i svemirskoj tehnologiji.
Kako se svet sve više naginje sofisticiranim energetskim rešenjima, rad Pana i njegovog tima naglašava ključnu ulogu inovativnog nuklearnog istraživanja u obezbeđivanju održive i tehnološki napredne budućnosti.
