Cercetătorii au dezvoltat o baterie care poate converti energia nucleară în electricitate prin emisie de lumină, sugerează un nou studiu. Potrivit studiului, radiațiile nucleare puternice sporesc eficiența dispozitivului.

Oamenii de știință proiectează o baterie care funcționează cu deșeuri atomice. Două probleme rezolvate dintr-o lovitură

Centralele nucleare, care generează aproximativ 20% din toată electricitatea produsă în Statele Unite, nu produc aproape deloc emisii de gaze cu efect de seră. Cu toate acestea, aceste sisteme creează deșeuri radioactive, care pot fi periculoase pentru sănătatea umană și pentru mediu. Eliminarea în siguranță a acestor deșeuri poate fi o provocare.

Folosind o combinație de cristale scintilatoare, materiale de înaltă densitate care emit lumină atunci când absorb radiații, și celule solare, echipa, condusă de cercetători de la Universitatea de Stat din Ohio, a demonstrat că radiațiile gamma ambientale pot fi captate pentru a produce o putere electrică suficient de mare pentru a alimenta microelectronica, cum ar fi microcipurile, arată Science Daily.

Prototip de 4 centimetri

Pentru a testa această baterie, care este un prototip de aproximativ 4 centimetri cubi, cercetătorii au folosit două surse radioactive diferite, cesiu-137 și cobalt-60, unele dintre cele mai importante produse de fisiune care provin din combustibilul nuclear uzat. Bateria a fost testată la Laboratorul de Reactoare Nucleare din Ohio State. NRL sprijină cercetarea studenților și a cadrelor didactice, educația studenților și serviciile pentru industrie – nu produce energie electrică.

Rezultatele lor au arătat că, atunci când a fost utilizat cesiu-137, bateria a generat 288 de nanowați. Cu toate acestea, cu izotopul cobalt-60, mult mai puternic, bateria a produs 1,5 microwați de putere, suficient pentru a porni un senzor mic.

Deși cele mai multe producții de energie pentru locuințe și electronice sunt măsurate în kilowați, acest lucru sugerează că, cu sursa de energie potrivită, astfel de dispozitive ar putea fi extinse pentru a viza aplicații la sau dincolo de nivelul de wați, a declarat Raymond Cao, autorul principal al studiului și profesor în inginerie mecanică și aerospațială la Ohio State.

Studiul a fost publicat recent în revista Optical Materials: X.

Aceste baterii ar fi utilizate în apropierea locului în care sunt produse deșeurile nucleare

Cercetătorii au declarat că aceste baterii ar fi utilizate în apropierea locului în care sunt produse deșeurile nucleare, cum ar fi în bazinele de depozitare a deșeurilor nucleare sau în sistemele nucleare pentru explorarea spațiului și a adâncurilor mării – ele nu sunt concepute pentru utilizarea publică. Din fericire, deși radiațiile gama utilizate în această lucrare sunt de aproximativ o sută de ori mai penetrante decât o radiografie normală sau o scanare CT, bateria în sine nu încorporează materiale radioactive, ceea ce înseamnă că este încă sigură la atingere.

„Recoltăm ceva considerat deșeu și de către natură, încercând să îl transformăm în comoară”, a declarat Cao, care este și directorul Laboratorului de Reactoare Nucleare din Ohio State.

Potrivit studiului, este posibil ca bateria echipei să fi înregistrat, de asemenea, o creștere a puterii datorită compoziției cristalului scintilator prototip pe care echipa a ales să îl utilizeze. Aceștia au descoperit că și forma și dimensiunea cristalelor pot avea un impact asupra producției finale de energie electrică, deoarece un volum mai mare le permite să absoarbă mai multe radiații și să transforme energia suplimentară în mai multă lumină. O suprafață mai mare ajută, de asemenea, celula solară să genereze energie.

„Acestea sunt rezultate revoluționare în ceea ce privește producția de energie”, a declarat Ibrahim Oksuz, coautor al studiului și cercetător asociat în inginerie mecanică și aerospațială la Ohio State. „Acest proces în două etape se află încă în stadii preliminare, dar următorul pas implică generarea de wați mai mari cu ajutorul construcțiilor la scară mai mare”.

Deoarece bateriile de acest tip ar ajunge cel mai probabil în medii în care există deja niveluri ridicate de radiații și nu sunt ușor accesibile publicului, aceste dispozitive de lungă durată nu ar polua mediul înconjurător. Și mai important, acestea ar putea funcționa fără a necesita întreținere de rutină.

Tehnologia, extrem de costisitoare

Extinderea acestei tehnologii ar fi costisitoare, cu excepția cazului în care aceste baterii ar putea fi fabricate în mod fiabil, a declarat Cao. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a evalua utilitatea și limitările bateriilor, inclusiv cât de mult ar putea dura acestea odată implementate în siguranță, a declarat Oksuz.

„Conceptul de baterie nucleară este foarte promițător”, a spus el. „Există încă mult loc pentru îmbunătățiri, dar cred că, în viitor, această abordare își va face un loc important atât în industria producției de energie, cât și în cea a senzorilor.”

Această lucrare a fost susținută de Administrația Națională pentru Securitate Nucleară a Departamentului pentru Energie al SUA și de Biroul pentru Eficiență Energetică și Energie Regenerabilă al Departamentului pentru Energie al SUA. Printre alți coautori se numără Sabin Neupane și Yanfa Yan de la Universitatea din Toledo.