Naukowcy opracowali innowacyjną baterię, która potrafi przekształcać promieniowanie pochodzące z odpadów nuklearnych w energię elektryczną. To przełomowe rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w miejscach, gdzie konwencjonalne źródła zasilania są niewystarczające lub niewygodne w eksploatacji, takich jak przestrzeń kosmiczna, głębiny oceaniczne czy obiekty badające odpady promieniotwórcze.

 

Energia z rozkładu promieniotwórczego

Zasada działania nowej baterii opiera się na konwersji energii emitowanej przez izotopy promieniotwórcze w prąd elektryczny. Podobne technologie istniały już wcześniej, jak np. generatory radioizotopowe (RTG) stosowane w misjach kosmicznych NASA. Jednak tym razem naukowcy skupili się na bezpośrednim wykorzystaniu odpadów nuklearnych, przekształcając je w użyteczną energię.

Naukowcy zaprojektowali system oparty na połączeniu kryształów scyntylacyjnych i ogniw fotowoltaicznych. Kryształy scyntylacyjne to materiały, które pochłaniają promieniowanie gamma i emitują światło widzialne. Następnie ogniwa fotowoltaiczne przekształcają to światło w prąd elektryczny.

Ten dwustopniowy proces przypomina mechanizm działania przedmiotów „świecących w ciemności”, z tą różnicą, że zamiast pochłaniania światła słonecznego, system wykorzystuje wysokoenergetyczne promieniowanie gamma.

 

Testy i efektywność

Prototyp baterii ma wielkość około 4 cm³ i został przetestowany w laboratorium reaktora jądrowego Uniwersytetu Stanowego Ohio. W badaniach wykorzystano dwa izotopy promieniotwórcze: cez-137 oraz kobalt-60, będące produktami rozszczepienia jądrowego.

  • Przy ekspozycji na cez-137 bateria wygenerowała 288 nanowatów mocy.
  • W przypadku kobaltu-60 moc wzrosła do 1,5 mikrowata.

To wartości znacznie niższe niż standardowe źródła zasilania używane w gospodarstwach domowych. Jednak naukowcy podkreślają, że potencjalne zastosowania tej technologii obejmują systemy wymagające jedynie minimalnej ilości energii, takie jak sensory, urządzenia do monitorowania promieniowania czy systemy awaryjne.

Bezpieczeństwo i możliwości zastosowania

Jednym z kluczowych atutów nowej baterii jest fakt, że nie zawiera ona bezpośrednio izotopów promieniotwórczych, a jedynie wykorzystuje promieniowanie już istniejące w otoczeniu. To oznacza, że może być stosowana w miejscach o podwyższonym poziomie promieniowania, takich jak składowiska odpadów nuklearnych czy reaktory jądrowe, bez generowania dodatkowego zagrożenia.

Bateria może także znaleźć zastosowanie w:

  • eksploracji kosmosu,
  • badaniach oceanicznych,
  • monitorowaniu promieniowania w elektrowniach jądrowych,
  • zasilaniu urządzeń wymagających długowiecznego źródła energii.

 

Wyzwania technologiczne

Jednym z głównych wyzwań pozostaje odporność materiałów na długotrwałe oddziaływanie promieniowania. Scyntylatory oraz ogniwa fotowoltaiczne mogą ulegać degradacji, co negatywnie wpływa na efektywność konwersji energii i długowieczność baterii. Konieczne są dalsze badania nad bardziej wytrzymałymi materiałami, które pozwolą zwiększyć trwałość urządzenia.

Koszt produkcji to kolejny istotny problem. Wykorzystanie zaawansowanych materiałów oraz konieczność pracy z radioaktywnymi substancjami sprawiają, że proces wytwarzania baterii jest skomplikowany i kosztowny. Dopiero opracowanie metod masowej produkcji mogłoby uczynić tę technologię bardziej przystępną ekonomicznie.

Efektywność nowej technologii, choć wyższa niż we wcześniejszych rozwiązaniach, nadal pozostaje stosunkowo niska w porównaniu z innymi formami pozyskiwania energii. Naukowcy szukają sposobów na zwiększenie wydajności konwersji, co pozwoliłoby na szersze zastosowanie tej technologii w przyszłości.

Badacze planują dalsze prace nad zwiększeniem efektywności konwersji energii i testowaniem nowych, bardziej odpornych materiałów. Kluczowym celem jest skalowanie technologii tak, aby możliwe było generowanie energii na poziomie watów, co otworzyłoby drzwi do znacznie szerszego zastosowania.

Jeśli technologia zostanie udoskonalona i wdrożona na szeroką skalę, może stanowić krok w stronę bardziej zrównoważonego wykorzystania energii jądrowej, minimalizując jednocześnie problem odpadów promieniotwórczych.

źródła: thebrighterside.news, livescience.com, .independent.co.uk