Nova baterija koristi nuklearni otpad – snažna radijacija povećava njenu efikasnost

Istraživači su napravili bateriju koja može da pretvori nuklearnu energiju u struju putem emisije svetlosti.

Nuklearne elektrane, koje generišu oko 20% ukupne struje proizvedene u Sjedinjenim Američkim Državama, ne proizvode skoro nikakve emisije gasova sa efektom staklene bašte. Međutim, ovi sistemi stvaraju radioaktivni otpad, koji može biti opasan po ljudsko zdravlje i životnu sredinu. Bezbedno odlaganje ovog otpada može biti problematično.

Preporučujemo

Koristeći kombinaciju scintilatorskih kristala, materijala velike gustine koji emituju svetlost kad apsorbuju radijaciju, i solarnih ćelija, istraživači sa Državnog univerziteta Ohajo su predvodili demonstraciju kako se gama-zračenje iz okoline može upotrebiti za proizvodnju dovoljno jake električne energije za napajanje mikroelektronike, poput mikročipova.

Radi testiranja ove baterije, prototipa velikog oko četiri kubna centimetra, upotrebljena su dva radioaktivna izvora, cezijum-137 i kobalt-60, neki od najvažnijih fisionih proizvoda iz iskorišćenog nuklearnog goriva.

Rezultati su pokazali da kad se koristi cezijum-137 baterija generiše 288 nanovati, dok sa mnogo jačim izotopom kobaltom-60 baterija proizvodi 1,5 mikrovati, otprilike dovoljno za uključivanje nekog malenog senzora.

Iako se najveći deo energije za domaćinstva i elektroniku meri u kilovatima, rezultati sugerišu da bi sa odgovarajućim izvorom energije takvi uređaji mogli da se povaćaju u cilju upotreba na nivou vati.

Istraživači kažu da bi se ove baterije koristile u blizini mesta gde se proizvodi nuklearni otpad, kao u skladištima nuklearnog otpada ili nuklearnim sistemima za istraživanje u svemiru i dubokom moru – nisu namenjene za opštu upotrebu.

Srećom, iako je gama-zračenje u ovom radu oko sto puta prodornije nego obično rendgensko ili CT skeniranje, sama baterija ne sadrži radioaktivne materijale, što znači da je bezbedna za dodir.

Energija baterije povećana je možda i zbog strukture scintilatorskog kristala – čak i oblik i veličina kristala mogu uticati na konačni ishod, pošto veće razmere omogućavaju apsorpciju više zračenja i pretvaranje te dodatne energije u više svetlosti. Veća površina takođe pomaže solarnoj ćeliji da generiše energiju.

„Ovo su izuzetni rezultati u pogledu izlazne energije. Ovaj proces od dva koraka je još u preliminarnoj fazi, ali sledeći korak uključuje proizvodnju više vati sa većim konstrukcijama“, kažu istraživači.

Pošto će se baterije ovog tipa najverovatnije naći u sredinama gde visoki nivoi radijacije već postoje i nisu lako pristupačne javnosti, ovi dugotrajni uređaji neće zagađivati svoja okruženja. Štaviše, takođe bi mogli funkcionisati bez potrebe za redovnim održavanjem.

Povećanje razmera ove tehnologije bilo bi skupo ukoliko se baterije ne bi mogle pouzdano praviti. Dalje istraživanje je potrebno radi procene njihove korisnosti i ograničenja, uključujući dužinu upotrebe nakon bezbedne implementacije.

Koncept nuklearne baterije veoma je obećavajući. Ima još mnogo prostora za poboljšanje i istraživači veruju da će u budućnosti ovaj pristup imati značajno mesto i u proizvodnji energije i u industriji senzora.

(Telegraf Nauka/Ohio State University)