Новаторская конструкция батареи может произвести революцию в использовании радиоактивных отходов, превратив серьезную экологическую угрозу в полезный источник энергии. Исследователи из Университета штата Огайо представили небольшую батарею, которая использует ядерное излучение для выработки электроэнергии, открывая новые возможности для производства энергии в экстремальных условиях.

Проблема ядерных отходов и энергии

Ядерная энергетика играет важную роль в мировом производстве энергии, обеспечивая значительную часть электричества при минимальных выбросах углекислого газа. Однако одним из ее главных недостатков является долгосрочное хранение радиоактивных отходов, которые могут оставаться опасными в течение тысяч лет. Поиск способов переработки этих отходов может предложить двойное решение: снижение экологических рисков и получение ценной энергии.

Принцип работы батареи, работающей на радиации

Команда из Университета штата Огайо создала компактное устройство размером всего четыре кубических сантиметра, которое преобразует радиацию в электричество. В отличие от обычных ядерных батарей, эта новинка не содержит радиоактивных материалов внутри самого устройства, что делает его безопасным в обращении.

В основе системы лежат два ключевых компонента:

Сцинтилляторные кристаллы — эти специальные кристаллы излучают свет при воздействии ионизирующего излучения.

Солнечные элементы — они улавливают излучаемый свет и преобразуют его в электричество.

Если поместить батарею в среду с высоким уровнем радиации, например, в хранилища ядерных отходов, она сможет непрерывно генерировать энергию без необходимости использования внешних источников топлива или частого обслуживания.

Экспериментальные результаты свидетельствуют о перспективности

Прототип батареи был протестирован с использованием двух радиоактивных источников, обычно встречающихся в ядерных отходах: цезия-137 и кобальта-60. Результаты показали различную мощность:

Цезий-137: Выработал 288 нановатт энергии.

Кобальт-60: 1,5 микроватта, что достаточно для питания небольших датчиков.

Хотя этих уровней энергии далеко не достаточно для питания домов или больших систем, исследователи считают, что масштабирование технологии может значительно увеличить мощность.

Потенциальные области применения и перспективы на будущее

Непосредственное применение технология находит в условиях повышенного излучения, где традиционные батареи не справятся. Возможные варианты использования включают в себя:

Обращение с ядерными отходами — эти батареи помещаются в бассейны для хранения отходов и вырабатывают энергию, помогая контролировать состояние отходов.
Освоение космоса — обеспечение долговременными источниками энергии зондов и посадочных аппаратов для полетов в дальний космос.
Глубоководные операции — питание датчиков в океанских впадинах, где обычные источники энергии нецелесообразны.

Следующий этап исследований будет направлен на повышение эффективности за счет оптимизации конструкции кристаллов сцинтилляторов. Более крупные и утонченные кристаллические структуры смогут поглощать больше излучения и увеличивать выходную мощность.

Хотя эта технология находится на ранней стадии, исследователи с оптимизмом смотрят на ее потенциал. Масштабирование конструкции для получения большего количества энергии потребует дальнейших инвестиций и разработок, но концепция уже продемонстрировала свою осуществимость.

По словам Ибрагима Оксуза, одного из соавторов исследования, этот подход открывает большие перспективы как для производства энергии, так и для сенсорных технологий. «Мы считаем, что эта инновация может занять ценную нишу в энергетическом секторе».

Пока продолжаются усилия по утилизации ядерных отходов, эта батарея дает возможность заглянуть в будущее, где радиоактивные материалы — не просто проблема утилизации, а потенциальный энергетический ресурс.