Nova baterija radi na nuklearni otpad

Nuklearne elektrane, koje proizvode oko 20% ukupne električne energije proizvedene u Sjedinjenim Državama, ne proizvode gotovo nikakve emisije stakleničkih plinova. Međutim, ovi sustavi stvaraju radioaktivni otpad koji može biti opasan za ljudsko zdravlje i okoliš, a sigurno odlaganje ovog otpada može biti izazovno.

Koristeći kombinaciju scintilatorskih kristala, materijala visoke gustoće koji emitiraju svjetlost kada apsorbiraju zračenje i solarnih ćelija, tim predvođen istraživačima s američkog Sveučilišta Ohio State, pokazao je da se ambijentalno gama zračenje može skupiti za proizvodnju dovoljno snažnog električnog izlaza za napajanje mikroelektronike poput mikročipova.

Kako bi testirali ovu bateriju, odnosno prototip veličine oko 4 kubična centimetra, istraživači su koristili dva različita izvora radioaktivnosti, cezij-137 i kobalt-60, neke od najznačajnijih produkata fisije koji dolaze iz istrošenog nuklearnog goriva.

Baterija je testirana u Nuclear Reactor Labu na Sveučilištu Ohio State, a rezultati testiranja su pokazali da je pri korištenju cezija-137, baterija proizvela 288 nanovata, dok je s puno jačim izotopom kobalta-60, proizvela 1,5 mikrovata snage, otprilike dovoljno da uključi maleni senzor.

Iako se većina izlazne snage za domove i elektroniku mjeri u kilovatima, to sugerira da bi se s pravim izvorom energije takvi uređaji mogli povećati kako bi ciljali aplikacije na ili iznad razine vata, rekao je Raymond Cao, glavni autor studije i profesor strojarstva i zrakoplovnog inženjerstva u državi Ohio.

Istraživači kažu da će se te baterije koristiti u blizini mjesta gdje se proizvodi nuklearni otpad, kao što su bazeni za skladištenje nuklearnog otpada ili nuklearni sustavi za istraživanje svemira i dubokog mora.

Iako je gama zračenje korišteno u ovom radu oko stotinu puta prodornije od uobičajenog rendgenskog ili CT skeniranja, sama baterija ne sadrži radioaktivne materijale, što znači da je i dalje sigurna za dodir.

Prema studiji, baterija tima također je mogla doživjeti povećanje snage zbog sastava prototipa scintilatorskog kristala koji je tim odlučio koristiti. Otkrili su da čak i oblik i veličina kristala mogu utjecati na konačnu električnu snagu, budući da veći volumen omogućuje apsorpciju više zračenja i pretvaranje te dodatne energije u više svjetlosti. Veća površina također pomaže solarnoj ćeliji u stvaranju energije.

Budući da bi baterije ovog tipa najvjerojatnije završile u sredinama gdje već postoje visoke razine zračenja, ovi dugotrajni uređaji ne bi zagađivali svoju okolinu, a što je još značajnije, mogu raditi i bez potrebe za rutinskim održavanjem. 

"Koncept nuklearne baterije vrlo obećava", rekao je Cao. "Još uvijek ima puno prostora za napredak, ali vjerujem da će u budućnosti ovaj pristup sebi otvoriti važan prostor i u proizvodnji energije i u industriji senzora."

Studiju objavljenu u časopisu Optical Materials: X, možete pronaći na ovoj poveznici.