Нова батарея виробляє енергію з радіоактивних ядерних відходів

На відміну від спалювання викопного палива, атомні електростанції не виділяють парникових газів, а тому вважаються екологічно чистими. Однак і вони мають один величезний мінус, оскільки виробляють небезпечні відходи, які потрібно десь зберігати. Вчені досі шукають ефективні способи поводження з цим побічним продуктом, але що, якби ми могли робити більше, ніж просто зберігати їх?

Учені піддали так звані сцинтиляційні кристали – матеріал, який випромінює світло, коли поглинає радіацію – гамма-випромінюванню, яке виробляється ядерними відходами. Світло кристалів потім живило сонячну батарею. Дослідження демонструє, що фонові рівні гамма-випромінювання можуть живити невеликі електронні пристрої, такі як мікрочіпи. Враховуючи, що радіоактивність відпрацьованих матеріалів зберігається від десятків до тисяч років, це вельми довгоживуча "батарейка".

Команда протестувала прототип батареї з цезієм-137 і кобальтом-60, поширеними радіоактивними побічними продуктами ядерних реакторів.

• Використовуючи цезій-137, батарея виробила 288 нановатів енергії.
• Кобальт-60 згенерував 1,5 мікровата – достатньо для живлення невеликого датчика.

Хоча це може здатися невеликою перемогою, оскільки стандартна світлодіодна лампочка потужністю 10 ватів потребує 10 мільйонів мікроватів, науковці стверджують, що їхній підхід можна масштабувати до ватів або навіть більшої потужності.

Такі батареї можна було б використовувати в середовищах, де утворюються ядерні відходи, наприклад, у басейнах для зберігання ядерних відходів. Вони мають потенціал бути довговічними і майже не потребують регулярного технічного обслуговування, що зменшує ризики опромінення для людей.

Концепція ядерної батареї є дуже багатообіцяючою. Є ще багато можливостей для вдосконалення, але я вірю, що в майбутньому цей підхід займе важливе місце як у виробництві енергії, так і в індустрії сенсорів, – сказав Ібрагім Оксуз, співавтор дослідження, інженер-механік та аерокосмічний інженер з Університету штату Огайо.

Масштабування

Дослідники також зазначили, що структура кристалів може впливати на вихід енергії батареї. Це означає, що зміна характеристик кристала – наприклад, його розміру – призводитиме до більшого випромінювання світла, а тому сонячні панелі вироблять більше енергії.

Поряд із цим сонячна батарея з більшою площею поверхні також може поглинати більше світла, а отже, виробляти більше енергії.

Розробка все ще перебуває на попередніх стадіях, але наступний крок передбачає генерування більшої кількості ватів за допомогою збільшених конструкцій.