© ROOT-NATION.com - Використання контенту дозволено за наявністю зворотнього посилання.
Вчені розробили інноваційну батарею, яка перетворює енергію радіоактивних відходів на електрику, перетворюючи небезпечний побічний продукт виробництва ядерної енергії на потенційне джерело енергії для спеціалізованих застосувань.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
За даними Всесвітньої ядерної асоціації, атомні електростанції виробляють 18% електроенергії в Сполучених Штатах. Хоча це джерело енергії не виробляє викидів вуглецю, воно створює радіоактивні відходи, які можуть бути небезпечними для навколишнього середовища і залишаються активними протягом тисяч років.
Прагнучи переробити ці відходи, дослідницька група з Університету штату Огайо, США використала матеріали високої щільності, які випромінюють світло при поглинанні радіації, так звані сцинтиляційні кристали, у поєднанні з сонячними елементами для перетворення гамма-випромінювання на електрику.
«Ядерні відходи випромінюють потужне гамма-випромінювання – високоенергетичну форму, яка може проникати в більшість матеріалів», – говорить Раймонд Цао, провідний автор дослідження, опублікованого в журналі Optical Materials: X і професор механічної та аерокосмічної інженерії в Університеті штату Огайо. «У нашому пристрої використовується сцинтилятор, спеціалізований матеріал, який поглинає ці гамма-промені і перетворює їхню енергію на видиме світло – подібно до того, як функціонують об’єкти, що світяться в темряві, але за рахунок радіації, а не сонячного світла. Потім це світло вловлюється сонячним елементом, подібним до тих, що містяться в сонячних панелях, який перетворює його на електричну енергію».
Прототип батареї, розміром всього 4 кубічних сантиметри – приблизно як чайна ложка цукру – був протестований в Лабораторії ядерних реакторів штату Огайо з використанням двох радіоактивних джерел: цезію-137 і кобальту-60. Батарея виробляла 288 нановат потужності при використанні цезію-137 і 1500 нановат при використанні радіоактивнішого ізотопу кобальту-60 – цього достатньо для роботи мікроелектронних систем, таких як мікрочипи або аварійне обладнання.
Хоча ця потужність набагато нижча за кіловати, необхідні для живлення вашого чайника, дослідники вважають, що цю технологію можна масштабувати для застосувань на рівні ват або вище за допомогою правильного джерела живлення.
Попри це, нова технологія не використовуватиметься в будинках – система покладається на високі рівні навколишнього випромінювання, тому повинна бути встановлена на місці звалищ відходів. Наприклад, дослідники передбачають, що батарею можна буде використовувати в ядерних системах для дослідження космосу та глибоководних досліджень, де екстремальні рівні радіації роблять звичайні джерела енергії непрактичними.
«Ми не виробляємо і не переносимо джерело радіації; натомість, цей пристрій призначений для місць, де вже присутнє інтенсивне гамма-випромінювання», – каже Цао. «Принадність цього підходу полягає в тому, що захисні матеріали можна замінити сцинтилятором, а світло, яке він виробляє, можна зібрати і перетворити на електрику».
Однак, перш ніж вона буде розгорнута, залишається ще кілька перешкод. За словами Цао, високий рівень радіації поступово пошкоджує як сцинтилятор, так і сонячну батарею. «Потрібні подальші розробки міцніших, стійкіших до радіації матеріалів, щоб забезпечити довговічність системи», – сказав він.
Якщо це вдасться зробити, такі довговічні батареї можна буде встановлювати у важкодоступних зонах з високим рівнем радіації, майже не потребуючи технічного обслуговування, що робить їх привабливим енергетичним рішенням.
«Концепція ядерної батареї є дуже перспективною», – сказав у своїй заяві співавтор дослідження Ібрагім Оксуз. «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».
Читайте також:
- Нові сонячні панелі можуть прокласти шлях до майбутнього без батарей
- Як безпечно користуватись ДБЖ, акумуляторами та павербанками