Istraživači su razvili bateriju koja može pretvarati nuklearnu energiju u električnu putem emisije svetlosti, sugeriše nova studija, prenosi Science Daily.
Nuklearne elektrane, koje proizvode oko 20% ukupne električne energije u Sjedinjenim Državama, gotovo uopšte ne emituju gasove sa efektom staklene bašte. Međutim, one stvaraju radioaktivni otpad, koji može biti opasan za zdravlje ljudi i životnu sredinu. Bezbedno odlaganje ovog otpada predstavlja veliki izazov.
Koristeći kombinaciju scintilatornih kristala – materijala visoke gustine koji emituju svetlost kada apsorbuju radijaciju – i solarnih ćelija, tim istraživača sa Državnog univerziteta Ohajo pokazao je da se ambijentalna gama radijacija može iskoristiti za proizvodnju dovoljno jake električne energije za napajanje mikroelektronike, poput mikročipova.
Uređaji bi se mogli skalirati do nivoa snage od nekoliko vati
Kako bi testirali ovu bateriju, koja je prototip veličine oko 4 kubna centimetra, istraživači su koristili dve radioaktivne supstance: cezijum-137 i kobalt-60, dva najznačajnija fisijska proizvoda dobijena iz potrošenog nuklearnog goriva.
Testiranje je sprovedeno u Nuklearnom reaktorskom laboratorijumu univerziteta Ohajo, koji podržava istraživanja studenata i profesora, ali ne proizvodi električnu energiju.
Rezultati su pokazali da je, kada je korišćen cezijum-137, baterija proizvela 288 nanovata. Međutim, sa znatno jačim izotopom kobalt-60, baterija je generisala 1,5 mikrovata snage – dovoljno za uključivanje minijaturnog senzora.
Iako se izlazna snaga električne energije za kućne uređaje i elektroniku obično meri u kilovatima, istraživači ističu da bi se, uz odgovarajući izvor energije, ovi uređaji mogli skalirati do nivoa snage od nekoliko vati, izjavio je vođa studije, profesor mašinskog i vazduhoplovnog inženjerstva Rejmond Kao sa Državnog univerziteta Ohajo.
Studija je nedavno objavljena u časopisu Optical Materials: X.
Baterije mogu da se koriste u blizini mesta gde se proizvodi nuklearni otpad
Naučnici navode da bi ove baterije mogle da se koriste u blizini mesta gde se proizvodi nuklearni otpad, poput bazena za skladištenje nuklearnog otpada ili u nuklearnim sistemima za svemirska i podvodna istraživanja—ali nisu namenjene široj javnoj upotrebi.
Srećom, iako je gama radijacija korišćena u ovom istraživanju oko sto puta prodornija od rendgenskog ili CT zračenja, sama baterija ne sadrži radioaktivne materijale, što znači da je bezbedna za dodir.
– Koristimo nešto što se smatra otpadom i pokušavamo da ga pretvorimo u vredan resurs – rekao je Kao, koji je i direktor Nuklearnog reaktorskog laboratorijuma univerziteta Ohajo.
Revolucionarni rezultati
Prema studiji, snaga baterije može se povećati poboljšanjem sastava scintilatornog kristala korišćenog u prototipu. Istraživači su otkrili da čak i oblik i veličina kristala utiču na konačnu električnu izlaznu snagu—veći volumen omogućava apsorpciju više radijacije i konverziju te dodatne energije u svetlost, dok veća površina poboljšava proizvodnju energije u solarnoj ćeliji.
– Ovo su revolucionarni rezultati u pogledu izlazne snage. Dvostepeni proces je još u ranoj fazi, ali sledeći korak je povećanje snage do nivoa vata kroz skaliranje dizajna – rekao je Ibrahim Oksuz, koautor studije i istraživač na katedri za mašinsko i vazduhoplovno inženjerstvo na Državnom univerzitetu Ohajo.
Koncept nuklearne baterije obećavajući
Budući da bi se ove baterije najverovatnije koristile u sredinama sa visokim nivoima radijacije koje nisu lako dostupne javnosti, mogle bi dugotrajno da funkcionišu bez potrebe za rutinskim održavanjem.
Kao ističe da bi povećanje proizvodnje ovih baterija bilo skupo, osim ako se ne pronađe način za njihovu pouzdanu masovnu proizvodnju. Dalja istraživanja su potrebna kako bi se procenila njihova dugovečnost i ograničenja, uključujući to koliko bi dugo mogle da rade kada se sigurno implementiraju, dodao je Oksuz.
– Koncept nuklearne baterije je veoma obećavajući. Još uvek ima mnogo prostora za poboljšanja, ali verujem da će ova tehnologija u budućnosti zauzeti važno mesto u industriji proizvodnje energije i senzora – rekao je Oksuz.
