Науковці створили акумулятор, здатний конвертувати радіоактивні залишки в джерело живлення для мікроелектронних пристроїв.
(Зображення надано: happyphoton через Getty Images) Підпишіться на нашу розсилку
Дослідники сконструювали інноваційне джерело енергії, яке трансформує енергію ядерних відходів в електрику, перетворюючи загрозливий продукт побічної дії атомної енергетики в потенційне енергетичне рішення для специфічних застосувань.
Згідно з даними Всесвітньої ядерної організації, атомні станції забезпечують 18% електроенергії в Сполучених Штатах. Незважаючи на те, що це енергоджерело не продукує вуглецеві викиди, воно генерує радіоактивні відходи, котрі можуть становити загрозу для довкілля та залишаються активними протягом багатьох тисячоліть.
«Ядерні відходи випускають потужне гамма-випромінювання, високоенергетичну форму, здатну проникати крізь велику кількість матеріалів», – поділився в електронному листі з Live Science Реймонд Као, головний автор дослідження, що було опубліковане в журналі Optical Materials: X, та професор машинобудування та аерокосмічної інженерії в Університеті штату Огайо. «Наша розробка використовує сцинтилятор, спеціалізований матеріал, який абсорбує ці гамма-промені та перетворює їх енергію на видиме світло – подібно до того, як працюють об’єкти, що світяться в темряві, але керований радіацією, а не сонячним світлом. Потім це світло захоплюється фотоелементом, аналогічним тим, що використовуються в сонячних панелях, котрий перетворює його на електричну енергію».
Прототип акумулятора об’ємом лише 4 кубічні сантиметри — приблизно з чайну ложку цукру — був протестований у Лабораторії ядерних реакторів штату Огайо з використанням двох радіоактивних джерел: цезію-137 та кобальту-60. Акумулятор виробляв 288 нановат енергії при живленні від цезію-137 та 1500 нановат при використанні більш радіоактивного ізотопу кобальту-60 — достатньо для забезпечення функціонування мікроелектронних систем, таких як мікросхеми або аварійне обладнання.
Незважаючи на те, що ця потужність значно менша за кіловати, необхідні для живлення вашого електрочайника, дослідники стверджують, що цю технологію можна масштабувати для застосувань на рівні потужності у ватах або вище за допомогою відповідного джерела живлення.
Незважаючи на це, нова технологія не буде використовуватися в житлових приміщеннях — система для роботи потребує високого рівня навколишнього випромінювання, тому її потрібно буде розміщувати на полігонах для захоронення відходів. Наприклад, науковці передбачають застосування акумулятора в ядерних системах для космічних і глибоководних місій, де екстремальні рівні радіації роблять використання традиційних джерел енергії нереальним.
«Ми не продукуємо та не транспортуємо з собою джерело випромінювання; натомість цей пристрій призначений для місць, де вже є інтенсивне гамма-випромінювання», – пояснив Цао. «Перевагою даного підходу є те, що захисні матеріали можна замінити сцинтилятором, а вироблене ним світло можна збирати та трансформувати в електрику».
Проте, перед тим як це буде впроваджено, залишається кілька перешкод. За словами Цао, значний рівень радіації поступово завдає шкоди як сцинтилятору, так і фотоелементу. «Необхідні подальші розробки для створення більш міцних, стійких до радіації матеріалів, щоб забезпечити довговічність системи», – зазначив він.
Якщо цю проблему буде вирішено, ці довговічні акумулятори можна буде розгортати у важкодоступних зонах з високим рівнем радіації, практично не потребуючи обслуговування, що зробить їх привабливим енергетичним рішенням.
«Концепція ядерного акумулятора є дуже перспективною», – заявив співавтор Ібрагім Оксуз. «Ще є багато можливостей для вдосконалення, але я вважаю, що в майбутньому цей підхід займе важливе місце як у виробництві енергії, так і в сенсорній галузі».
Sourse: www.livescience.com