محققان دانشگاه ایالتی اوهایو یک باتری ابداع کرده‌اند که می‌تواند زباله‌های هسته‌ای را به برق تبدیل کند.

به نقل از فیز، این فناوری نوآورانه از تشعشعات گامای محیط از سوخت هسته‌ای مصرف‌شده برای برق‌رسانی استفاده می‌کند و منبع انرژی پاک‌تر و کارآمدتری را ارائه می‌دهد.

ریموند کائو(Raymond Cao)، نویسنده اصلی این مطالعه گفت: ما در حال برداشت چیزی هستیم که به عنوان زباله محسوب می‌شود و ما آن را به گنج تبدیل می‌کنیم.

استفاده از بلورهای سوسوزن برای باتری

انرژی هسته‌ای یک منبع قابل اعتماد برای تولید انرژی است. با این حال، ضایعات رادیواکتیوی تولید می‌کند که تشعشعات گاما را ساطع می‌کنند. تشعشعات گاما نوعی انرژی است که به طور سنتی مهار ایمن آن دشوار است.

نمونه اولیه باتری این تیم، این مشکل را با استفاده از بلورهای سوسوزن حل می‌کند که هنگام قرار گرفتن در معرض تشعشع، نور ساطع می‌کنند. این نور سپس توسط سلول‌های خورشیدی جذب می‌شود که مانند سلول‌های خورشیدی روی پشت بام، آن را به برق تبدیل می‌کنند.

کائو می‌گوید: مفهوم باتری هسته‌ای بسیار امیدوارکننده است. هنوز جای زیادی برای بهبود وجود دارد، اما من معتقدم در آینده این رویکرد، فضای مهمی را برای خود در صنعت تولید انرژی و حسگرها باز خواهد کرد.

اندازه این باتری تقریباً به اندازه یک مکعب چهار سانتی‌متر مکعبی است. محققان از دو ایزوتوپ رادیواکتیو رایج موجود در سوخت هسته‌ای مصرف شده موسوم به سزیم-137 و کبالت-60 برای آزمایش نمونه اولیه این بارتی استفاده کردند.

نتایج نشان داد که این باتری 288 نانووات برق با سزیم-137 و 1.5 میکرووات با کبالت-60 تولید می‌کند که برای تامین انرژی یک حسگر کوچک کافی است.

کائو خاطرنشان کرد: اگرچه اغلب خروجی‌های برق برای خانه‌ها و وسایل الکترونیکی بر حسب کیلووات اندازه‌گیری می‌شود، اما این نشان می‌دهد که چنین دستگاه‌هایی با منبع تغذیه مناسب می‌توانند برای برنامه‌های کاربردی در سطح وات یا فراتر از آن مقیاس شوند.

رسیدگی به مشکل زباله‌های رادیواکتیو

این فناوری یک راه حل امیدوارکننده برای چالش‌های ناشی از زباله‌های رادیواکتیو که یک محصول جانبی قابل توجه تولید انرژی هسته‌ای است، ارائه می‌دهد.

نیروگاه‌های هسته‌ای حدود 20 درصد از برق ایالات متحده را با حداقل انتشار گازهای گلخانه‌ای تامین می‌کنند.

محققان در یک بیانیه مطبوعاتی گفتند: با این حال، این سیستم‌ها زباله‌های رادیواکتیو ایجاد می‌کنند که می‌تواند برای سلامت انسان خطرناک باشد.

این باتری با تبدیل این ضایعات به برق، یک مسیر بالقوه برای تبدیل یک زباله به یک منبع ارزشمند ارائه می‌دهد.

علاوه بر این، طراحی این باتری آن را به ویژه برای محیط‌هایی که سطوح بالایی از تشعشعات در حال حاضر در آنها وجود دارد، مانند تأسیسات ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای، اکتشاف در اعماق دریا و حتی مأموریت‌های فضایی مناسب می‌کند.

محققان تاکید کردند: خوشبختانه اگرچه تابش گامای استفاده شده در این کار حدود صد برابر بیشتر از یک اشعه ایکس یا سی‌تی اسکن معمولی نفوذ می‌کند، خود باتری مواد رادیواکتیو را در خود جای نمی‌دهد، به این معنی که لمس آن ایمن است.

تاثیر طراحی بر توان خروجی

این مطالعه همچنین تأثیر طراحی بلور سوسوزن را بر توان خروجی، با حجم‌ها و مساحت‌های بزرگ‌تر که جذب تشعشع و تبدیل نور را افزایش می‌دهد، برجسته کرد.

این فناوری نویدبخش است، اما گسترش آن برای کاربردهای گسترده‌تر نیازمند پرداختن به هزینه‌های تولید و انجام تحقیقات بیشتر است.

با این حال، این توسعه نشان دهنده گامی مهم در جهت استفاده پایدارتر و کارآمدتر از انرژی هسته‌ای است.

ابراهیم اوکسوز(Ibrahim Oksuz)، یکی از نویسندگان این مطالعه، نتیجه گیری کرد: اینها از نظر توان خروجی نتایج پیشرفتی هستند. این فرآیند دو مرحله‌ای هنوز در مراحل اولیه خود است، اما مرحله بعدی شامل تولید وات‌های بیشتر با ساختارهای بهبودیافته است.