عرفان سلیم زاده در جشنواره اندیشمندان و دانشمندان جوان
عرفان سلیم زاده

استفاده از مادۀ نیترید بور مکعبی به‌عنوانِ سوخت مکمل در مولد ترموالکتریک رادیوایزوتوپ

شرح ایده

ایده به‌طور کلی مطالعۀ روشی برای کاهش مصرف ایزوتوپ 238 پلوتونیم در باتری‌های هسته‌ایِ مورد استفاده در کاوشگرهای فضایی است. ایدۀ مورد بحث، امکان‌سنجیِ استفاده از یک ماده در کنارِ سوخت اصلی است. ترکیب این ماده با سوخت اصلی یک سرمت یا CerMet می‌سازد که خواص شیمیایی، فیزیکی و هسته‌ایِ منحصربه‌فردی دارد. مادۀ مورد مطالعه نیترید بور مکعبی است که خواص فیزیکی و شیمیایی آن بسیار شبیه به آلوتروپ الماس کربن است. ویژگی‌های هسته‌ای این مادۀ شیمیایی، فرصتی را برای مطالعۀ تجربی آن تحت تابش ناشی از واپاشی آلفا ایزوتوپ 238 پلوتونیم فراهم می‌آورد. سؤال اصلی اینجاست که اگر این ماده توسط ذرات آلفا بمباران شود آیا امکان وقوع واکنش‌های هسته‌ای گرمازا را برای تولید حرارتِ اضافه پدید می‌آورد؟

 طی مطالعات آماری با تکیه بر داده‌های دیتابیس JANIS آژانس بین‌المللی انرژی اتمی که شامل نمودارهای تابع تحریک ایزوتوپ‌های مختلف عناصر جدول تناوبی تحت تابش‌های مختلف است، احتمال وقوع چند واکنش هسته‌ای گرمازای زیر وجود دارد:

B11 (α, p) C14       Q= 784 kev   

 B10 (α, n) N13       Q= 1059 Kev

پروتون و نوترون تولید‌شده در این واکنش‌ها سرعت و انرژی بیشتری نسبت به ذرات آلفای ورودی دارند لذا این ذرات، پر انرژی محسوب می‌شوند و به نوبۀ خود درصورت برخورد با هستۀ اتم‌های دیگر واکنش‌های ثانویه‌ای را با احتمالات کمتر ایجاد می‌کنند.  واکنش‌های ثانویه نیز می‌توانند گرمازا باشند.

جوایز و افتخارات

کارشناس مهندسی تکنولوژی الکترونیک و مدرس دانشگاه فنی و حرفه‌ای.