Дослідники з Університету штату Огайо розробили революційну батарею, яка перетворює ядерну енергію в електрику за допомогою світлового випромінювання, потенційно відкриваючи новий шлях для корисного використання радіоактивних відходів.

Принцип роботи та експериментальні результати

Нова технологія поєднує сцинтиляційні кристали з сонячними елементами. Сцинтиляційні кристали — це матеріали високої щільності. Вони випромінюють світло при поглинанні радіації. Такий механізм дозволяє збирати навколишнє гамма-випромінювання для виробництва електричного струму.

Прототип батареї розміром близько 4 кубічних сантиметрів пройшов випробування в Лабораторії ядерних реакторів штату Огайо. Науковці використовували два різні радіоактивні джерела — цезій-137 і кобальт-60. Ці елементи є одними з найважливіших продуктів поділу в ядерних відходах.

Результати експерименту виявилися вражаючими. При використанні цезію-137 батарея генерувала 288 нановат. З потужнішим ізотопом кобальту-60 виробництво енергії сягнуло 1,5 мікровата. Цього достатньо для живлення мініатюрного датчика.

Перспективи практичного застосування

Головний автор дослідження, професор Реймонд Цао, вважає, що з відповідним джерелом живлення такі пристрої можна масштабувати для більш потужних застосувань.

Дослідники розраховують на використання цих батарей поблизу місць виробництва ядерних відходів. Зокрема, у басейнах зберігання відпрацьованого палива. Також вони можуть знайти застосування в ядерних системах для дослідження космосу і глибоководних районів.

Важливо зазначити, що сама батарея не містить радіоактивних матеріалів. Вона залишається безпечною для дотику, незважаючи на роботу з гамма-випромінюванням. Це випромінювання приблизно в сто разів більш проникаюче, ніж звичайні рентгенівські промені.

Результати дослідження нещодавно опубліковані в журналі Optical Materials: X.

Технічні особливості та майбутні вдосконалення

Ефективність батареї значною мірою залежить від складу кристалу сцинтилятора. Навіть форма і розмір кристалів впливають на кінцеву електричну потужність. Більший об’єм дозволяє поглинати більше випромінювання і перетворювати цю енергію на світло.

Оскільки такі батареї найімовірніше працюватимуть у місцях з високим рівнем радіації, вони не становитимуть загрози для навколишнього середовища. Одна з найважливіших переваг — можливість тривалої роботи без технічного обслуговування.

Виклики для подальшого розвитку технології пов’язані з вартістю виробництва. “Масштабування цієї технології буде дорогим, якщо не вдасться налагодити надійне виробництво таких акумуляторів”, — зауважив професор Цао.

Необхідні подальші дослідження для оцінки корисності і обмежень батарей. Зокрема, важливо визначити, як довго вони зможуть працювати після впровадження.

Дослідження отримало підтримку Національної адміністрації з ядерної безпеки та Управління енергоефективності Міністерства енергетики США.

Источник: cikavosti.com