Tехнология превръща радиоктивни отпадъци в батерии

Eкип от учени от Университетa в Бристол, Великобритания, разработи технология, която използва радиоактивни отпадъци за създаване на ядрено захранвана батерия, капсулирана в изкуствен диамант, и с потенциален живот от хиляди години. Разработката може да предложи решения на проблеми, свързани с радиоактивните отпадъци, производството на екологично чиста електроенергия и продължителността на живот на батериите.

За разлика от повечето конвенционални методи за производство на електричество, при които за генерирането на ток се използва енергия за придвижването на магнит по проводникова намотка, с изкуствения диамант е възможно да се произведе заряд, просто когато бъде поставен в непосредствена близост до радиоактивен източник.

“Няма движещи се части, не се отделят вредни емисии и не се изискват действия по поддръжка - само директно производство на електричество. Чрез капсулиране на радиоактивен материал в диамантите ние превръщаме отдавнашния проблем с радиоактивните отпадъци в ядрено захранвана батерия и дългосрочен източник на чиста енергия”, обяснява Том Скот, професор по материалознание в университета.

Екипът демонстрира прототип на диамантената батерия, който използва като източник на енергия изотоп на никела - Ni-63. Очаква се да бъде разработена технология със значително подобрена ефективност, при която ще се използва въглерод-14. Той представлява радиоактивен изотоп на въглерода, който се генерира в графитните блокове, използвани за забавяне на реакциите в ядрените централи.

Изследване на учените показва, че радиоактивният въглерод-14 се концентрира по повърхността на тези блокове, което дава възможност по-голямата част от него да бъде обработена и отстранена. След това, за да се получи ядрено захранваната батерия, извлеченият въглерод-14 се капсулира в диамант.

Оползотворяването на милионите отработени графитни блокове по света ще намали тяхната радиоактивност и ще редуцира разходите за обезвреждането им. Средствата, необходими за производството на диаманти, са в много по-малък размер от тези за третирането на радиоактивни отпадъци.

“Избрахме да ползваме въглерод-14 като източник, защото той излъчва радиация с малък обсег, която бързо се абсорбира от всякакви твърди материали. Това го прави опасен за допир или поглъщане, но безопасен, когато е капсулиран в диамант, от който не се излъчват радиоактивни лъчения.

В действителност, диамантът е най-твърдото вещество, познато на човечеството, затова не съществува нищо друго, което би могло да предложи по-голяма защита”, коментира д-р Нийл Фокс от Факултета по химия в Бристолския университет.

Въпреки сравнително ниската си мощност, продължителността на живот на диамантените батерии може да доведе до революция в технологиите за захранване на устройства за голям период от време. Предстои да бъде взето решение за точното количество радиоактивен въглерод, което да се съдържа в източниците на енергия, но една батерия, съдържаща 1 g въглерод-14, ще произвежда 15 джаула на ден.

Стандартните алкални 20-грамови, непрезареждащи се батерии размер АА имат капацитет 700 J/g и се изчерпват за около 24 часа при непрекъсната употреба. С използването на въглерод-14 на батерията ще са й необходими 5730 години, за да достигне 50% от мощността си, което е приблизително толкова дълго, колкото човешката цивилизация е съществувала.

“Представяме си тези батерии да се използват в ситуации, в които презареждането или подмяната на конвенционалните батерии не са възможни. Очевидно приложение ще се намери в електрически устройства с ниска мощност като пейсмейкъри, сателити, дронове за големи височини или дори космически летателни апарати”, добавя проф. Скот.

Очаква се учените от НАСА да проявят интерес към използването на технологията при полети в космоса, а технологичните фирми биха могли да я включат в малки интернет устройства. Изследователите са получили финансиране за разработване на проекта през следващите три години, а междувременно събират предложения в Туитър за възможни приложения на технологията.