Naukowcy odkryli nową baterię. Może być zasilana odpadami nuklearnymi
Energia jądrowa wiąże się z niemal zerową emisją gazów cieplarnianych, ale ma swoje własne problemy w postaci odpadów radioaktywnych. Nowe badanie proponuje jeden ze sposobów ponownego wykorzystania tych odpadów: zasilanie baterii do mikroelektroniki.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego w Ohio ogłosili przełomowe odkrycie w dziedzinie energii jądrowej. Zespół badawczy, kierowany przez inżyniera jądrowego Raymonda Cao, opracował prototyp baterii, która może być zasilana odpadami jądrowymi.
Przekształcają odpad w "skarb"
Naukowcy widzą potencjał w wykorzystaniu tej technologii w miejscach, gdzie produkowane są odpady jądrowe. "Jesteśmy w stanie pozyskać coś, co jest uważane za odpad, i przekształcić to w skarb" - wyjaśnił w komunikacie uczelni Raymond Cao z Uniwersytetu Stanowego w Ohio.
Obecnie prototyp baterii jest testowany z użyciem dwóch źródeł radioaktywnych: cezu-137 i kobaltu-60. Choć technologia jest wciąż w fazie wstępnej, zespół badawczy jest przekonany o jej skuteczności i planuje dalsze prace nad zwiększeniem mocy baterii.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
Naukowcy w USA wykorzystali promieniowanie gamma emitowane przez odpady nuklearne do wytworzenia wystarczającej ilości energii do zasilania mikroprocesorów. Ten rodzaj energii jest obecnie ograniczony do małych czujników, ale zespół uważa, że można go zwiększyć. Około 10 procent światowego zapotrzebowania na energię jest obecnie zaspokajane przez energię jądrową, alternatywę dla paliw kopalnych, na których tradycyjnie polegaliśmy. Jeśli naukowcy będą w stanie wykorzystać jego odpady, może stać się bardziej atrakcyjną opcją.
Jak działają baterie jądrowe?
Baterie jądrowe – urządzenia, które zamieniają rozpad promieniotwórczy na energię elektryczną – są w fazie prac od dziesięcioleci, ale technologia ta nie została jeszcze wdrożona w praktyce. W tym przypadku energia była wytwarzana w dwóch etapach: najpierw kryształy scyntylatora przekształcały promieniowanie w światło, a następnie ogniwa słoneczne przekształcały to światło w energię elektryczną.
Prototypowa bateria miała około 4 centymetrów sześciennych. Po przeprowadzeniu testów z dwoma źródłami radioaktywnymi, cezem-137 i kobaltem-60 – obydwoma powszechnymi produktami ubocznymi rozszczepienia jądrowego, bateria wygenerowała odpowiednio 288 nanowatów i 1,5 mikrowatów.
"To przełomowe wyniki pod względem mocy wyjściowej" – mówi Ibrahim Oksuz, inżynier lotnictwa i kosmonautyki z Uniwersytetu Stanowego w Ohio cytowany przez uczelnię. "Ten dwuetapowy proces jest wciąż w fazie wstępnej, ale następny krok obejmuje generowanie większych watów za pomocą konstrukcji skalowanych".
Akumulatory te byłyby używane w pobliżu obiektów, w których produkowane są odpady nuklearne, a nie przez społeczeństwo, ale istnieje tu potencjał dla czujników i monitorów, które wymagałyby bardzo niewielkiej konserwacji. Bateria sama w sobie byłaby bezpieczna w dotyku i nie zanieczyszczałaby otoczenia - twierdzą naukowcy, chociaż nadal istnieją nierozstrzygnięte pytania dotyczące tego, jak długo źródło zasilania mogłoby wytrzymać po zainstalowaniu.
Wykorzystanie technologii w przestrzeni kosmicznej
Możliwe, że technologia mogłaby być używana w innych miejscach, w których występuje promieniowanie gamma, na przykład w kosmosie. Konieczne będą znaczne ulepszenia tego prototypu, ale naukowcy są przekonani, że podstawowy pomysł działa.
Podczas badania zespół dokonał również ważnych odkryć na temat tego, jak konfiguracja kryształów i ogniw słonecznych może wpływać na współczynniki konwersji i wydajność – co może zostać wykorzystane w przyszłych badaniach. "Koncepcja baterii jądrowej jest bardzo obiecująca" – przekazał Oksuz. "Jest jeszcze wiele do poprawienia, ale wierzę, że w przyszłości to podejście wyrobi sobie ważną przestrzeń zarówno w przemyśle produkcji energii, jak i czujników". Badania zostały opublikowane w Optical Materials: X.