Исследователи из Университета штата Огайо разработали батарею, которая может преобразовывать ядерные отходы в электричество. Технология использует гамма-излучение отработанного ядерного топлива для питания электроники и предлагает более чистый и эффективный источник энергии.
«Мы собираем то, что обычно считается отходами, и пытаемся превратить это в нечто ценное», — говорит Раймонд Цао, ведущий автор исследования.
Ядерная энергия – надёжная штука. Однако при её использовании образуются радиоактивные отходы, испускающие опасное гамма-излучение.
Прототип батареи, созданный командой из штата Огайо, решает эту проблему с помощью кристаллов-сцинтилляторов, которые излучают свет при облучении. Затем этот свет улавливается солнечными элементами, которые, как солнечные панели на крышах, преобразуют его в электричество.
«Концепция ядерной батареи очень перспективна», — утверждает Цао. «Ещё много возможностей для совершенствования, но я верю, что в будущем этот подход займёт важное место как в производстве энергии, так и в производстве датчиков».
Прототип батареи имеет размер примерно четыре кубических сантиметра. Для тестирования прототипа исследователи использовали два распространённых радиоактивных изотопа, содержащихся в отработанном ядерном топливе, — цезий-137 и кобальт-60.
Результаты показали, что батарея генерирует 288 нановатт с цезием-137 и более существенные 1,5 микроватта с кобальтом-60, что достаточно для питания небольшого датчика.
«Хотя большинство мощностей для домов и электроники измеряются в киловаттах, это говорит о том, что при правильном выборе источника энергии такие устройства можно масштабировать, чтобы обеспечить работу на уровне единиц ватт или выше», — отметил Цао.
Эта технология предлагает перспективное решение проблем, связанных с радиоактивными отходами — важным побочным продуктом производства ядерной энергии. Атомные электростанции обеспечивают около 20 % электроэнергии в Соединённых Штатах при минимальных выбросах парниковых газов. «Однако эти системы создают радиоактивные отходы, которые могут быть опасны для здоровья человека», — говорится в пресс-релизе исследователей. Преобразуя эти отходы в электричество, батарея предлагает потенциальный путь превращения проблемы в ценный ресурс.
Конструкция батареи позволяет использовать её в средах с высоким уровнем радиации, таких как хранилища ядерных отходов, глубоководные исследования и даже космические полёты.
«К счастью, хотя гамма-излучение, использованное в этой работе, примерно в сто раз более проникающее, чем обычный рентген или компьютерная томография, сама батарея не содержит радиоактивных материалов, а значит, к ней безопасно прикасаться», — подчёркивают исследователи.
В исследовании также подчёркивается влияние конструкции кристалла сцинтиллятора на выходную мощность: большие объёмы и площади поверхности улучшают поглощение излучения и преобразование света.
