Vědci vyvinuli inovativní baterii, která přeměňuje energii z radioaktivního odpadu na elektřinu a transformuje nebezpečný vedlejší produkt výroby jaderné energie na potenciální zdroj energie pro specializované aplikace.
Jaderné elektrárny generují 18% elektřiny ve Spojených státech, podle Světové jaderné asociace. Zatímco tento zdroj energie nevytváří žádné emise uhlíku, vytváří radioaktivní odpad, který může být ekologicky nebezpečný a zůstává aktivní po tisíce let.
Výzkumný tým z Ohio State University, který se snažil tento odpad přehodnotit, použil materiály s vysokou hustotou, které emitují světlo při absorpci záření nazývané scintilátorové krystaly kombinované se solárními články, aby přeměnily gama záření na elektřinu.
„Jaderný odpad emituje výkonné gama záření, vysoce energetická forma, která může proniknout většinou materiálů,“ Raymond CaoHlavní autor studie zveřejněného v časopise Optické materiály: x A profesor v oblasti mechanického a leteckého inženýrství ve státě Ohio řekl Live Science v e -mailu. „Naše zařízení využívá scintilátor, specializovaný materiál, který absorbuje tyto gama paprsky a přeměňuje jejich energii na viditelné světlo-podobné tomu, jak fungují objekty záře, ale poháněny spíše zářením než slunečním světlem. Toto světlo je poté zachyceno solárním článkem, jako je ty, které se nacházejí v solárních panelech, které jej transformují na elektrickou energii. “
Prototypová baterie, měření pouze 4 centimetrů krychlových-o velikosti lžičky cukru-byla testována v jaderné laboratoři Ohio State pomocí dvou radioaktivních zdrojů: Cesium-137 a Cobalt-60. Baterie vyráběla 288 nanowattů energie při pohánění cesium-137 a 1 500 nanowatty při použití radioaktivního izotopu kobalt-60-dostačující k provozu mikroelektronických systémů, jako jsou mikročipy nebo nouzové zařízení.
Související: Proč se radioaktivní odpad roztavuje do skla
Zatímco tento výstup je hluboko pod kilowatty potřebnými k napájení vaší konvice, vědci se domnívají, že tato technologie by mohla být rozšířena o aplikace na úrovni Watts nebo za nimi za správným zdrojem energie.
Bez ohledu na to by se nová technologie nepoužila v domácnostech – systém se spoléhá na vysokou úroveň okolního záření, aby fungoval, takže by musel být in situ na místech odpadu. Vědci například předpokládají, že baterie je rozmístěna v jaderných systémech pro průzkum vesmíru a hluboké moře, kde extrémní úrovně záření způsobují nepraktické zdroje energie.
„Nevytváříme ani nesnášíme zdroj záření; Místo toho je toto zařízení navrženo pro místa, kde je již přítomno intenzivní záření gama, “řekl Cao. „Krása tohoto přístupu spočívá v tom, že stínící materiály lze nahradit scintilátorem a zářící světlo, které produkuje, lze sklidit a převést na elektřinu.“
Než je to zavedeno, zůstává několik překážek. Podle CAO vysoké úrovně záření postupně poškozují scintilátor i solární článek. „Pro zajištění dlouhověkosti systému je zapotřebí dalšího vývoje pro odolnější, odolné materiály odolné proti záření,“ řekl.
Pokud by byly překonány, tyto dlouhodobé baterie by mohly být nasazeny v oblastech s vysokým rozložením, které je obtížné přístup, s malou až žádnou údržbou, což z nich činí atraktivní energetické řešení.
„Koncept jaderné baterie je velmi slibný,“ spoluautor Ibrahim Oksuz řekl v prohlášení. „Stále existuje spousta prostoru pro zlepšení, ale věřím v budoucnost, tento přístup si pro sebe vyřeší důležitý prostor v průmyslu výroby energie i senzorů.“
