Вчені розробили батарею, що працює на радіоактивних відходах

Дослідники з Університету штату Огайо створили унікальну батарею, здатну перетворювати ядерну енергію на електрику. Пристрій працює на основі сцинтиляторних кристалів, які випромінюють світло під впливом радіації. Це світло потім поглинається сонячними елементами, що генерують електричний струм.

Ядерні електростанції виробляють близько 20% електроенергії у США з мінімальними викидами парникових газів, однак вони також залишають після себе радіоактивні відходи, які потребують безпечної утилізації. Нова технологія пропонує спосіб використання цього відходу як джерела енергії, що потенційно може зменшити обсяги небезпечних матеріалів та водночас забезпечити альтернативне живлення для спеціалізованих пристроїв.

Прототип батареї має компактний розмір близько 4 кубічних сантиметрів і був протестований у Лабораторії ядерних реакторів університету. Для випробувань використовували два джерела радіації: цезій-137 і кобальт-60. Випробування показали, що під впливом цезію-137 пристрій виробляв 288 нановатів енергії, а під дією більш потужного кобальту-60—1,5 мікровата. Цього вистачає для живлення крихітних сенсорів.

Хоча такі потужності далекі від рівня звичайних батарей, дослідники впевнені, що технологія має потенціал масштабування. Ведучий автор дослідження, професор механічної та аерокосмічної інженерії Реймонд Цао, зазначає, що при збільшенні джерела живлення батарея зможе досягти потужності на рівні ватів, що відкриє шлях до її практичного застосування.

На відміну від традиційних ядерних джерел енергії, ця батарея не містить радіоактивних матеріалів у своїй конструкції, що робить її безпечною для контакту. Використання гамма-випромінювання як джерела енергії означає, що такі батареї можуть працювати поблизу сховищ ядерних відходів або в ядерних системах, що використовуються в космосі та глибоководних дослідженнях.

Важливу роль у підвищенні ефективності пристрою відіграє структура сцинтиляторного кристалу. Дослідники виявили, що форма, розмір і склад матеріалу суттєво впливають на рівень випромінювання світла, а отже на кінцеву потужність електричного виходу. Чим більший кристал, тим більше випромінювання він здатен поглинати та перетворювати на світло, яке потім використовується для генерації електроенергії.

Ібрагім Оксуз, співавтор дослідження та науковий співробітник університету, наголошує, що ця технологія перебуває лише на початковій стадії розробки. Наступним кроком стане масштабування системи для отримання вищої вихідної потужності.

Батареї, що працюють у середовищі з високим рівнем радіації, мають низку переваг. Вони не забруднюють навколишнє середовище та не потребують регулярного технічного обслуговування, що робить їх ідеальними для використання в зонах з обмеженим доступом, таких як космос чи глибокі океанічні води.

Реймонд Цао зазначає, що комерційне впровадження цієї технології потребуватиме подальших досліджень та оптимізації процесу виробництва. Поки що не відомо, як довго такі батареї зможуть функціонувати, проте науковці впевнені, що вони можуть зайняти важливу нішу в енергетичній та сенсорній промисловості.

Концепція ядерних батарей, заснована на вторинному використанні радіоактивних відходів, може змінити підхід до зберігання та утилізації ядерного палива. Якщо технологія буде вдосконалена, такі батареї можуть стати безпечним і довговічним джерелом енергії для спеціалізованих потреб.