جوہری بیٹریاں
جہاں تک 1950 کی دہائی تک، بیٹا وولٹائکس - بیٹا تابکاری کی توانائی نکالنے کی ایک ٹیکنالوجی - کو سائنس دانوں نے مستقبل میں توانائی کے نئے ذرائع پیدا کرنے کی بنیاد سمجھا۔ آج، اعتماد کے ساتھ یہ دعوی کرنے کی حقیقی بنیادیں موجود ہیں کہ کنٹرول شدہ جوہری رد عمل کا استعمال فطری طور پر محفوظ ہے۔ درجنوں جوہری ٹیکنالوجیز پہلے سے ہی لوگ روزمرہ کی زندگی میں استعمال کر رہے ہیں، جیسے کہ ریڈیوآئسوٹوپ سموک ڈیٹیکٹر۔
چنانچہ، مارچ 2014 میں، یونیورسٹی آف مسوری، کولمبیا، USA کے سائنسدانوں Jae Kwon اور Bek Kim نے strontium-90 اور پانی پر مبنی ایک کمپیکٹ پاور سورس کا دنیا کا پہلا ورکنگ پروٹو ٹائپ دوبارہ تیار کیا۔ اس صورت میں، پانی کا کردار ایک توانائی بفر ہے، جس کی وضاحت ذیل میں کی جائے گی۔
جوہری بیٹری سالوں تک دیکھ بھال کے بغیر کام کرے گی اور پانی کے مالیکیولز کے ٹوٹنے کی وجہ سے بجلی پیدا کرنے کے قابل ہو جائے گی کیونکہ وہ بیٹا ذرات اور تابکار سٹرونٹیم 90 کی دیگر کشی مصنوعات کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔
اس طرح کی بیٹری کی طاقت الیکٹرک گاڑیوں اور یہاں تک کہ اسپیس شپ کو چلانے کے لیے پوری طرح کافی ہونی چاہیے۔نئی پراڈکٹ کا راز بیٹا وولٹائکس کے امتزاج اور طبیعیات کے بالکل نئے رجحان — پلازمون ریزونیٹرز میں مضمر ہے۔
گزشتہ چند سالوں میں پلازمون کو مخصوص آپٹیکل آلات کی تیاری میں فعال طور پر استعمال کیا گیا ہے، بشمول انتہائی موثر شمسی خلیات، مکمل طور پر فلیٹ لینز اور خصوصی پرنٹنگ سیاہی جس کی ریزولوشن ہماری آنکھوں کی حساسیت سے کئی گنا زیادہ ہے۔ پلازمونک ریزونیٹرز خاص ڈھانچے ہیں جو روشنی کی لہروں کی شکل میں اور برقی مقناطیسی تابکاری کی دیگر شکلوں کی شکل میں توانائی کو جذب کرنے اور خارج کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔
آج، پہلے سے ہی ریڈیوآاسوٹوپ توانائی کے ذرائع موجود ہیں جو ایٹموں کے زوال کی توانائی کو بجلی میں تبدیل کرتے ہیں، لیکن یہ براہ راست نہیں ہوتا، بلکہ درمیانی جسمانی تعاملات کے سلسلے کے ذریعے ہوتا ہے۔
سب سے پہلے تابکار مادوں کی گولیاں جس برتن میں ہیں اس کے جسم کو گرم کرتی ہیں، پھر اس حرارت کو تھرموکولز کے ذریعے بجلی میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔
تبدیلی کے ہر مرحلے پر توانائی کی ایک بڑی مقدار ضائع ہو جاتی ہے۔ اس میں سے، ایسی ریڈیوآاسوٹوپ بیٹریوں کی کارکردگی 7 فیصد سے زیادہ نہیں ہوتی۔ تابکاری کے ذریعے بیٹری کے پرزوں کی بہت تیزی سے تباہی کی وجہ سے Betavoltica طویل عرصے سے عملی طور پر استعمال نہیں ہوا ہے۔
تحقیق سے ثابت ہوا ہے کہ پانی کے مالیکیولز کے ان بوسیدہ حصوں کو بیٹا ذرات سے ٹکرانے کے نتیجے میں جذب ہونے والی توانائی کو براہ راست نکالنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
پانی کی جوہری بیٹری کے کام کرنے کے لیے، ٹائٹینیم آکسائیڈ کے سیکڑوں خوردبین کالموں کے ایک خاص ڈھانچے کی ضرورت ہوتی ہے جس میں پلاٹینم فلم، کنگھی کی شکل میں ہوتی ہے۔ اس کے دانتوں میں اور پلاٹینم کے خول کی سطح پر بہت سے مائیکرو پورز ہوتے ہیں جن کے ذریعے پانی کے گلنے کی نشاندہی کی گئی مصنوعات آلے میں داخل ہو سکتی ہیں۔ لہذا، بیٹری کے آپریشن کے دوران، "کنگھی" میں متعدد کیمیائی رد عمل رونما ہوتے ہیں - پانی کے مالیکیولز کا گلنا اور بننا، جبکہ آزاد الیکٹران پیدا ہوتے ہیں اور پکڑے جاتے ہیں۔
ان تمام ری ایکشنز کے دوران خارج ہونے والی توانائی "سوئیوں" کے ذریعے جذب ہو کر بجلی میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ ستونوں کی سطح پر ظاہر ہونے والے پلاسمون کی وجہ سے، خاص جسمانی خصوصیات کی حامل، ایسی واٹر نیوکلیئر بیٹری اپنی زیادہ سے زیادہ کارکردگی تک پہنچ جاتی ہے، جو کہ 54% ہو سکتی ہے، جو کہ کلاسیکی ریڈیوآئسوٹوپ کے موجودہ ذرائع سے تقریباً دس گنا زیادہ ہے۔
یہاں استعمال ہونے والے آئنک محلول کو کافی کم محیطی درجہ حرارت پر بھی منجمد کرنا بہت مشکل ہے، جس سے یہ ممکن ہو جاتا ہے کہ نئی ٹیکنالوجی سے بنی بیٹریوں کو برقی گاڑیوں کو چلانے کے لیے اور اگر مناسب طریقے سے پیک کیا جائے تو مختلف مقاصد کے لیے خلائی جہاز میں بھی۔
تابکار سٹرونٹیم-90 کی نصف زندگی تقریباً 28 سال ہے، اس لیے Kwon اور Kim کی جوہری بیٹری کئی دہائیوں تک توانائی کے اہم نقصان کے بغیر کام کر سکتی ہے، جس میں ہر سال صرف 2% کی بجلی کی کمی ہوتی ہے۔سائنسدانوں کا کہنا ہے کہ اس طرح کے پیرامیٹرز برقی گاڑیوں کی ہر جگہ ہونے کا واضح امکان کھولتے ہیں۔