Прорив у створенні ядерних батарей: атомні відходи стають енергією

Світ науки отримав черговий прорив у сфері енергетичних технологій: дослідники з Університету штату Огайо розробили ядерну батарею, яка здатна перетворювати атомні відходи на електричну енергію. Цей інноваційний пристрій, уже протестований у вигляді робочого прототипу, відкриває нові горизонти для використання ядерних технологій у специфічних галузях, таких як космічні дослідження та експлуатація глибинних морських систем. Розробка не лише демонструє потенціал довготривалої генерації електроенергії без необхідності зарядки чи обслуговування, а й пропонує розв'язання проблеми утилізації радіоактивних відходів, які досі вважалися тягарем для людства.

Технологія базується на процесі, який передбачає використання гамма-випромінювання, що виділяється відпрацьованим ядерним паливом. За допомогою спеціальних сцинтиляційних кристалів це випромінювання перетворюється на світло, яке згодом конвертується в електрику через сонячні елементи. Такий двоступеневий підхід дозволяє не лише ефективно використовувати енергію, яка раніше вважалася втраченою, а й створювати безпечні для людини пристрої. Як зазначають розробники, сама батарея не містить радіоактивних матеріалів, що робить її безпечною для контакту. Водночас команда підкреслює, що пристрій не призначений для масового споживацького ринку, а орієнтований на спеціалізовані застосування, де традиційні джерела живлення неефективні чи недоступні.

Робота над проєктом очолювалася професором механічної та аерокосмічної інженерії Реймондом Као, який наголосив на символічному значенні цього досягнення. «Ми беремо те, що вважалося відходами, і за своєю природою намагаємося перетворити це на скарб», — сказав він. Ідея перероблювання ядерних відходів у корисний ресурс не нова, але до цього часу практична реалізація залишалася складним завданням. Команда з Огайо зробила важливий крок уперед, створивши прототип розміром із цукровий кубик, який здатен генерувати 1,5 мікровата енергії. Хоча це невелика потужність, дослідники впевнені, що більші моделі зможуть виробляти значно більше електроенергії, відкриваючи шлях до масштабнішого використання технології.

Перспективи ядерних батарей уже давно викликають інтерес у науковій спільноті завдяки їхній здатності працювати десятиліттями без зовнішнього втручання. Унікальність цього проєкту полягає в тому, що він не лише відповідає на запит щодо автономного живлення, а й пропонує потенційне рішення для таких амбітних завдань, як енергозабезпечення космічних апаратів чи підводних дослідницьких систем. Наприклад, у космосі, де сонячна енергія не завжди доступна, а традиційні батареї швидко втрачають заряд, ядерні джерела можуть стати незамінними. Те саме стосується глибинного моря, де тиск і відсутність світла ускладнюють використання стандартних технологій.

Цікаво, що подібні розробки ведуться не лише в США. У Китаї в рамках 14-ї п’ятирічки активно працюють над створенням ядерних батарей для комерційного використання. Компанія Betavolt із Пекіна минулого року заявила про плани масового виробництва таких пристроїв для живлення телефонів, дронів і навіть медичних приладів. Хоча американський проєкт поки зосереджений на наукових і технічних задачах, китайські амбіції свідчать про глобальний інтерес до цієї технології та її потенціал у майбутньому.

За словами Ібрагіма Оксуза, наукового співробітника Університету штату Огайо, результати роботи команди є проривними з погляду потужності. «Цей двоступеневий процес поки перебуває на початковій стадії, але наступним кроком буде збільшення генерації ватів за допомогою масштабніших конструкцій», — зазначив він. Окруз підкреслив, що концепція ядерної батареї має величезний потенціал для вдосконалення. «Я вірю, що в майбутньому цей підхід займе важливе місце як у сфері виробництва енергії, так і в індустрії датчиків», — додав він.

Деталі розробки були опубліковані в науковому журналі Optical Materials: X у статті під назвою «Сцинтиляторні ядерно-фотовольтаїчні батареї для генерації енергії на рівні мікроват». Публікація підтверджує серйозність підходу та відкриває двері для подальших досліджень. Наразі команда зосереджена на вдосконаленні технології, зокрема на підвищенні її ефективності та масштабованості.

Цей прорив є прикладом того, як наука може знаходити нестандартні рішення для глобальних викликів. Перетворення ядерних відходів на джерело енергії не лише зменшує екологічний тиск, а й підкреслює важливість інновацій у створенні сталого майбутнього. Хоча до повноцінного впровадження технології ще далеко, перші кроки вже зроблено, і вони обіцяють змінити наше уявлення про енергію та її джерела.