Ovo su dijamantske baterije koje se prave od nuklearnog otpada

Nuklearna energija smatra se za ekološki prihvatljiv izvor energije iako proizvodi ogromne količine štetnog nuklearnog otpada koji je veoma težak za dalje procesiranje, razgrađivanje, i adekvatno odlaganje bez lošeg efekta po životnu sredinu i zdravlje ljudi. Šta je tu onda ekološki prihvatljivo? Nuklearna energija ne proizvodi ugljen dioksid, što znači da ne šteti našoj atmosferi i ozonskom omotaču.

Zbog svega toga, naučnici ne prestaju da rade na rješavanju problema nuklearnog otpada, a sada se pojavilo potencijalno revolucionarno rješenje koje će ne samo pomoći prilikom eliminacije ove vrste otpada, već donjeti i novo i nevjerovatno efikasno rješenje za baterije koje napajaju ogromnu većinu uređaja koje koristimo. O čemu se tačno radi?

Dugotrajne baterije

Tokom 2016. godine, grupa istraživača, najprije fizičara i hemičara sa Univerziteta u Bristolu, počela je rad na onome što sada možemo nazvati radioaktivnim dijamantskim baterijama. Proizvod koji su izumjeli jeste betagalvanski uređaj koji se pogoni putem beta otpada nuklearnog otpada.

Beta raspad jeste vrsta raspada radioaktivnih materija koja nastaje kada jezgro atoma ima više čestica i kada počne da otpušta dio tih čestica kako bi se ostvario stabilniji odnos protona i neutrona. Ovaj proces proizvodi jonizujuću radijaciju koja se naziva beta radijacija, a koja se sastoji od elektrona ili pozitrona velike brzine i energije – beta čestica.

Sastav betagalvanske baterije

Tipična betagalvanska ćelija sastoji se od tankog sloja radioaktivnog materijala koji se postavlja između poluprovodnika. Kako nuklearni materijal prolazi kroz svoj neminovni raspad, on odašilje beta čestice koji oslobađaju elektrone prisutne u poluprovodnicima, čime se stvara električna struja.

Međutim, gustina snage radioaktivnog izvora smanjuje se što je dalja od poluprovodnika, što znači da su nuklearne baterije manje efikasne od drugih trenutno prisutnih tipova baterija. Rješenje za ovaj problem je PCD ili polikristalni dijamant.

Proces proizvodnje

Radioaktivne baterije proizvode se procesom hemijskog taloženja isparenja, koji se koristi i za proizvodnju vještačkih dijamanata. Istraživači su modifikovali ovaj proces za proizvodnju radioaktivnih dijamanata korišćenjem radioaktivnog metana koji u sebi sadrži izotop Carbon-14, koji se nalazi i na ozračenim grafitnim blokovima u nuklearnim reaktorima. Stoga, ovi dijamanti imaju ulogu i radioaktivnog izvora i poluprovodnika.

Kada se izlože beta radijaciji, dobija se dugoročna baterija koja ne zahtjeva punjenje. Nuklearni otpad prisutan unutar baterije služi da je napaja iznova i iznova sa minimumom degradacije tokom stotina godina. Teoretski, ovakva baterija mogla bi potrajati i hiljadu godina bez potrebe za zamjenom ili punjenjem.

U ovom trenutku ovakva baterija jeste prototip koji se još uvijek ne može upotrebljavati u standardnim aplikacijama poput baterije laptopa ili mobilnog telefona zbog male količine električne energije koju proizvodi. Do tada, kompanija Arkenlight iz Engleske planira da stvori prvi komercijalni primerak ovakve baterije koji bi se koristio u pejsmejkerima i raznim senzorima tokom slijedeće godine.

benchmark.rs