Gafnium bahslari - Hafnium controversy

The gafniy munozarasi - a dan gamma-nurli emissiya orqali tez energiya chiqarishni "boshlash" ehtimoli haqida bahs yadro izomeri ning gafniy, 178m2Hf. Energiya ajralib chiqishi potentsial ravishda kimyoviy reaktsiyaga qaraganda 5 daraja (100000 marta) ko'proq baquvvat, ammo yadro bo'linish reaktsiyasidan 2 darajaga kamroq. 1998 yilda Dallasdagi Texas universiteti xodimi Karl Kollinz boshchiligidagi guruh xabar berdi[1][2] bunday tetikni muvaffaqiyatli boshlagan. O'sha birinchi tajribalarda signal-shovqin nisbati unchalik katta bo'lmagan va shu kungacha boshqa biron bir guruh ushbu natijalarni takrorlay olmagan. Piter Zimmerman qurollanish potentsiali bo'yicha da'volarga asoslanib tasvirlangan "juda yomon fan ".[3]

Fon

178m2Hf uchun ayniqsa jozibali nomzod induktiv gamma-emissiya (IGE) tajribalari, uning zichligi yuqori bo'lganligi sababli, 2.5 MeV har bir yadro uchun va uzoq 31 yillik yarim hayot bu energiyani saqlash uchun. Agar ba'zi bir agentlarning nurlanishi shu to'plangan energiyaning chiqarilishini "qo'zg'atishi" mumkin bo'lsa, natijada hosil bo'lgan gamma-fotonlar kaskadi hayot uchun teskari umr ko'rgan holda hayajonlangan holatni topish uchun eng yaxshi imkoniyatga ega bo'lar edi. stimulyatsiya qilingan emissiya. Atrofdagi emissiya radiatsiya maydoniga faqat kuch qo'shsa, stimulyatsiya qilingan emissiya qo'shadi izchillik. Gamma-nurlarning uyg'unligini, hatto kichik darajada manipulyatsiya qilish imkoniyati ham qiziqarli bo'lar edi.[4]

"Trigger" samaradorligini sinash bo'yicha taklif 178m2Hf bo'lib o'tgan NATOning ilg'or tadqiqotlari seminari (NATO-ARW) tomonidan tasdiqlangan Oldindan oldindan aytib berish 1995 yilda.[5] Ushbu taklif nishonni bombardimon qilish uchun hodisa protonlaridan foydalanish bo'lsa-da, a-zarralar birinchi tajriba rejalashtirilganida mavjud edi. Buni Frantsiya, Rossiya, Ruminiya va Amerika jamoasi amalga oshirdi. Natijalar aytildi [6] g'ayrioddiy bo'lishi kerak, ammo natijalar e'lon qilinmadi. Shunga qaramay, 178m2IGE ning potentsial dasturlari uchun Hf alohida ahamiyatga ega ekanligi nazarda tutilgan. Tez orada tortishuv boshlandi.

Ahamiyati

  • 178m2Hf har qanday taqqoslanadigan uzoq muddatli izomerning eng yuqori qo'zg'alish energiyasiga ega. Bittasi gramm toza 178m2Hf taxminan 1330 ni o'z ichiga oladi megajoulalar energiya, bu taxminan 300 kilogramm (660 funt) portlovchi moddaga teng TNT. Yarim umr 178m2Hf 31 yil yoki 1 Gs (gigasekundiya, 1 000 000 000 soniya), shuning uchun grammning tabiiy radioaktivligi 2,40 TBq (65 Ci) ni tashkil qiladi. Faoliyat penetratsion gamma nurlari kaskadida bo'lib, ularning eng energetikasi 0,574 MeV. Agar namuna toza izomerning bir grammidan iborat bo'lsa, inson xavfsizligi uchun sezilarli darajada ekranlash kerak bo'ladi. Ammo, hozirga qadar yadro izomerasi ko'p izotopik gafnium ichida faqat past konsentratsiyalarda (<0,1%) mavjud. Ushbu materialning bir grammida taxminan 1,33 bor megajoulalar Siqilgan vodoroddan kattaroq tartibdagi energiya.
  • Chiqarilgan barcha energiya fotonlar ko'rinishida bo'ladi; Rentgen va gamma nurlari.
  • Agar yadrodagi barcha energiya qisqa vaqt ichida chiqarilishi mumkin bo'lsa (masalan, bitta nanosekundiya), bir gramm toza 178m2Hf an ishlab chiqaradi rentgen nurlari 1 GJ / ns yoki 1 ekvavat (1 x 10) tartibida juda yuqori quvvatga ega18 W). Biroq, miqdoriy hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, yadro izomeridan chiqarilgan energiya jarayonni boshlash uchun zarur bo'lgan energiyadan ancha kam; IGEni boshlash uchun zarur bo'lgan quvvat, atom energiyasining chiqarilishidan ko'ra qisqa vaqt ichida bo'lishi kerak edi va shuning uchun ham juda nomutanosib bo'ladi.
  • Ilovalarda ishtirok etadigan jarayonlarning xarakterli vaqt o'lchovlari barcha dastlabki radioaktivlikni iste'mol qilish uchun qulay bo'ladi. IGE tomonidan namunani tetiklash jarayoni fotonlarni tetiklash va mahsulot sifatida ishlab chiqarish uchun fotonlardan foydalanadi. Fotonlarning tarqalishi yorug'lik tezligida sodir bo'ladi, maqsadni mexanik ravishda ajratish esa ovoz bilan taqqoslanadigan tezlikda davom etadi. Tetiklanmagan 178m2Agar fotonlar avval elektronlar bilan o'zaro ta'sir qilmasa, Hf moddasi tetiklanadigan hodisadan qochib qutula olmaydi.
  • NATO-ARW-ga taklif ham, keyingi eksperiment natijalari ham fotonning energiyasini IGE ni boshlash uchun zarurligini ko'rsatdi. 178m2Hf 300 keV dan kam bo'ladi. Bunday past energiyali rentgen nurlarining ko'plab iqtisodiy manbalari oddiy o'lchamdagi maqsadli namunalarga juda katta oqimlarni etkazib berish uchun mavjud edi.
  • Ning namunalari 178m2Hf past konsentratsiyalarda mavjud edi va saqlanib qoldi (<0,1%).

E'tiborli voqealar xronologiyasi

  • 1997 yil atrofida JASONS maslahat guruhi yadro izomerlarini ishga tushirish to'g'risida guvohlik berdi. The JASON mudofaa bo'yicha maslahat guruhi tegishli jamoatchilik hisobotini e'lon qildi[7] ular bunday narsaning iloji yo'q va bunga urinmaslik kerak degan xulosaga kelishdi. IGE tomonidan hisobot beradigan xalqaro guruh tomonidan yozilgan maqolalarning peer-review jurnallarida aralashuviga qaramay 178m2Hf, 2003 yil atrofida Xalqaro rivojlanish agentligi yana tegishli olimlardan hisobot natijalarining ishonchliligi masalalari bo'yicha guvohlik oldi. Muvaffaqiyatlarni nashr etadigan AQShning etakchi a'zosi, professor Karl Kollinz guvohlik bermadi.
Yadro izomeri namunasidan IGE ishlab chiqarish tajribasi 178m2Hf. (chapdan o'ngga) navbatchi o'quvchilar; (narvon bilan), monoxromatik rentgen nurlari uchun dunyodagi eng barqaror nurlanish chizig'i, BL01B1; (rt.) Xiogodagi SPring-8 sinxrotronining asosiy halqasi.
  • 2003 yil atrofida, DARPA stimulyatsiya qilingan izomer energiyasini chiqarish (SIER) deb nomlangan kashfiyot tadqiqotlari boshlandi va har ikkala mashhur darajada ham jamoatchilik qiziqishi uyg'otdi[8] va professional darajada.[9]
  • SIERning birinchi diqqat markazida bu muhim miqdordagi mablag 'bor-yo'qligi edi 178m2Hf mumkin bo'lgan dasturlar uchun maqbul narxlarda ishlab chiqarilishi mumkin. HIPP deb nomlangan yopiq panelga bu vazifa yuklatilgan va bunga qodir degan xulosaga kelishgan. Shu bilan birga, ushbu maxfiy DARPA HIPP ko'rib chiqish panelidagi olim matbuotga xurofatli, ammo dastlabki xavotirlarni "tarqatdi".[10] Ushbu asossiz da'vo izomerni qo'zg'atishning "g'azablangan xarajatlari" deb nomlangan noto'g'ri ma'lumotlarning navbatdagi kaskadini harakatga keltirdi.
  • Qabul qilinadigan narxlarda ishlab chiqarish muammosini o'rganish uchun HIPP panelidagi to'lovni qondirgan SIER dasturi IGE hisobotlarini aniq tasdiqlash masalasiga murojaat qildi. 178m2Hf. TRIGGering Isomer Proof (TRIP) vazifasi DARPA tomonidan topshirilgan va ilgari muvaffaqiyat haqida hisobot berganlarning to'liq mustaqil jamoasiga topshirilgan. Gafniy-izomerni tetiklashning "oltin standarti" Rusu dissertatsiyasi sifatida o'rnatildi.[11] TRIP tajribasi Rusu dissertatsiyasini mustaqil tasdiqlashni talab qildi. Muvaffaqiyatli edi, ammo nashr etilishi mumkin emas edi.
  • 2006 yilga kelib, Kollinz jamoasi IGE bo'yicha dastlabki kuzatuvlarini qo'llab-quvvatlovchi bir nechta hujjatlarni nashr etishdi 178m2Hf.[12][13] 2001 yildan keyin nashr etilgan maqolalarning qayta nashr etilishi (havolada mavjud) 2001 yilda nashr etilgan monoxromatik rentgen nurlari bilan olib borilgan ishlarni tavsiflaydi. sinxrotron nuri manbalar SPRING-8 Hyogo va SLS Villigen shahrida.
  • 2006 yilga kelib, 2 ta maqola bor edi[14][15] IGE uchun imkoniyatlarni rad etishga da'vo qilgan 178m2Hf va xuddi shu shaxs tomonidan yozilgan uchta nazariy maqola, nima uchun muallif nazarda tutgan muayyan qadamlar bilan yuzaga kelishi mumkin emasligi haqida.[16][17][18] Dastlabki ikkita tasvirlangan sinxrotronik tajribalar, unda rentgen nurlari monoxromatik bo'lmagan.
  • 2007 yilda Pereyra va boshq.[19] yadro izomerida energiyani saqlash uchun elektr energiyasining narxi $ 1 / J buyurtma bo'yicha ekanligini taxmin qildi; maqsad uchun zarur bo'lgan zarracha tezlatgichini qurish va saqlash qo'shimcha.
  • 2008 yil 29 fevralda DARPA TRAF eksperimentining yakuniy hisobotining 150 nusxasini tarqatdi, ular gafniy-izomerning tetiklanishining "oltin standarti" ni mustaqil ravishda tasdiqladilar. O'zaro ekspertiza natijalariga ko'ra, 94 sahifadan iborat hisobot faqat rasmiy foydalanish uchun tarqatiladi (FOUO) DARPA Texnik ma'lumot idorasi, 3701 N. Fairfax Dr., Arlington, VA 22203 AQSh.
  • 2008 yil 9 oktyabrda, LLNL DARPA TRIP eksperimentining 110 betlik bahosini e'lon qildi.[20] 33-betdan iqtibos keltirish, «Umuman olganda rentgen 178m2Kollinz va boshqalarning Hf tajribalari. statistik jihatdan cheklangan va nomuvofiqdir. Xabar qilingan ijobiy tetiklantiruvchi natijalarning hech biri mustaqil guruhlar tomonidan tasdiqlanmagan, shu jumladan sobiq hamkasblar (Carroll) tomonidan o'tkazilgan tajribalar. "[12] Bundan tashqari, hisobotning qisqacha mazmuni, 65-betda aytilgan: "Bizning xulosamiz shuki, yadro izomerlaridan energiya yig'ish uchun foydalanish yadro tuzilishi, yadroviy reaktsiyalar va energiyani boshqariladigan chiqarish istiqbollari nuqtai nazaridan amaliy emas. Biz ta'kidlaymiz yadro izomerini ishlab chiqarish xarajatlari juda katta bo'lishi mumkin va vazifani bajarish uchun talab qilinadigan texnologiyalar ilgari amalga oshirilgan narsalardan ustundir va hozirda ularni amalga oshirish qiyin. "
  • 2009 yilda S.A.Karamian va boshq. miqdorini ishlab chiqarish uchun to'rtta mamlakat jamoasining Dubnada o'tkazgan eksperimental o'lchovlari natijalarini e'lon qildi 178m2Hf 80 MeVgacha bo'lgan energiyada tarqalish bilan.[21] Ushbu eksperimental natija ishlab chiqarishning prognoz qilinadigan narxini sezilarli darajada pasaytirish bilan bir qatorda manbalarga kirish imkoniyatini tasdiqladi 178m2Hf bir nechta bo'sh turganlarning imkoniyatlariga mos keladi siklotron dunyo bo'ylab tarqalgan qurilmalar.

Adabiyotlar

  1. ^ Kollinz, KB, Davanloo, F., Iosif, M.; va boshq. (1999). "31-yilgi izomeradan Gamma nurlarining tezlashtirilgan emissiyasi 178Hf rentgen nurlanishidan kelib chiqqan ". Jismoniy tekshiruv xatlari. 82 (4): 695–698. Bibcode:1999PhRvL..82..695C. doi:10.1103 / PhysRevLett.82.695.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  2. ^ Kollinz, KB, Davanloo, F., Rusu, AC; va boshq. (2000). "31 yillik izomeridan gamma-emissiya 178Rentgen nurlanishida induktsiya qilingan Hf ". Jismoniy sharh C. 61 (5): 054305–054305–7. Bibcode:2000PhRvC..61e4305C. doi:10.1103 / PhysRevC.61.054305.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  3. ^ Piter Zimmerman (2007 yil iyun). "Gafnium bombasining g'alati ertagi: shaxsiy rivoyat". Amerika jismoniy jamiyati. Olingan 5 mart 2016.
  4. ^ Ditrik E. Tomsen Gamma-nur lazeriga umid bog'lash, Science News, 1986 yil 1-noyabr
  5. ^ NATO-ARW materiallari to'plami Giperfinning o'zaro ta'siri, 107, 3-42 pp (1997).
  6. ^ "Isomerning bir ishtirokchidan kelib chiqqan tarixini ko'rib chiqish havolasi.
  7. ^ N. Lyuis; R. Garvin; D. Hammer; V. Xapper; R. Janloz; J. Kats; S. Koonin; P. Vaynberger; E. Uilyams (1997 yil oktyabr). Energiya zichligi yuqori bo'lgan portlovchi moddalar (PDF). JSR-97-110. Tariqat. 4, p. 13.
  8. ^ S. Vaynberger (2004 yil 28 mart). "Qo'rqinchli narsalar kichik paketlarda keladi". Sunday Supplement jurnali. Vashington Post. Olingan 2009-05-03.
  9. ^ Bertram Shvartschild (2004 yil may). "Gafniumning uzoq umr ko'rgan yadroviy izomeridagi ziddiyatli natijalar ko'proq ta'sirga ega". Bugungi kunda fizika. 57 (5): 21–24. Bibcode:2004PhT .... 57e..21S. doi:10.1063/1.1768663.
  10. ^ San-Xose gazetasidagi maqola., 2003 yil oktyabr.
  11. ^ C. Rusu (Doktorlik dissertatsiyasi, Texas shtati, Dallas, 2002 y.) Quyida mavjud: Proquest (Buyurtma raqami: 3087127) Arxivlandi 2005-10-15 da Orqaga qaytish mashinasi.
  12. ^ a b Kvant elektronikasi markazi tomonidan nashr etilgan nashrlar, Dallasdagi Texas universiteti. 2010-12-12.
  13. ^ CB Kollins, NC Zoita, F. Davanloo, Y. Yoda, T. Uruga, JM Pouvesle va I.I. Popesku (2005). "Hf-178 ning 31 yillik izomerining yadro rezonans spektroskopiyasi". Lazer fizikasi xatlari. 2 (3): 162–167. Bibcode:2005LaPhL ... 2..162C. doi:10.1002 / lapl.200410154.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  14. ^ Ahmad, men .; va boshq. (2001). "31-yillik izomerning parchalanish jarayonini rentgen ta'sirida tezlashishini qidirish 178Sinxrotron nurlanishidan foydalanish ". Jismoniy tekshiruv xatlari. 87 (7): 072503. Bibcode:2001 yil PhRvL..87g2503A. doi:10.1103 / PhysRevLett.87.072503. PMID  11497887.
  15. ^ Ahmad, men .; va boshq. (2003). "31-yillik izomerasining rentgen ta'sirida parchalanishini qidiring 178Past rentgen energiyasida Hf ". Jismoniy sharh C. 67 (4): 041305R. Bibcode:2003PhRvC..67d1305A. doi:10.1103 / PhysRevC.67.041305.
  16. ^ Tkalya, Eugene V. (2003). "Elektron o'tish orqali L-qobiq yadro qo'zg'alish ehtimoli 178Hfm2". Jismoniy sharh C. 68 (6): 064611. Bibcode:2003PhRvC..68f4611T. doi:10.1103 / PhysRevC.68.064611.
  17. ^ Tkalya, Eugene V. (2005). "Parchalanish 178Hfm2: Eksperimental natijalarni nazariy tahlil qilish ". Jismoniy sharh C. 71 (2): 024606. Bibcode:2005PhRvC..71b4606T. doi:10.1103 / PhysRevC.71.024606.
  18. ^ Tkalya, Evgenii V (2005). "Yadro izomerining parchalanishi 178m2Hf va 'izomerik bomba'". Fizika-Uspekhi. 48 (5): 525–531. Bibcode:2005 yil Hy ... 48..525T. doi:10.1070 / PU2005v048n05ABEH002190. [Uspekhi fiz. Nauk 175, 555 (2005)].
  19. ^ Pereyra; va boshq. (2007). "Izomerik energiya iqtisodiyoti". Lazer fizikasi. 17 (6): 874–879. Bibcode:2007LaPhy..17..874P. doi:10.1134 / S1054660X0706014X. S2CID  122665613.
  20. ^ Hartouni, E.P va boshq., "Nazariy baholash 178m2Hf-qo'zg'alish, LLNL hisoboti TR-407631, 9 oktyabr 2008 yil, 33-bet. https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/366265.pdf
  21. ^ Karamian, S. E .; va boshq. (2009). "Spallatsiya va bo'linish mahsulotlari (p +179Hf) va (p +natHf) reaktsiyalar ". Fizikani tadqiq qilishda yadro asboblari va usullari A. 600 (2): 488–497. Bibcode:2009 NIMPA.600..488K. doi:10.1016 / j.nima.2008.12.001.

Shuningdek e'tibor bering: