Ядерні відходи перетворили на алмазну батарею: вона працюватиме 5700 років
Дослідники з Університету Бристоля у співпраці з Управлінням з атомної енергії Великої Британії (UKAEA) виготовили прототип джерела живлення, здатного працювати тисячоліттями без підзарядки та обслуговування.
Про це інформує РБК-Україна з посиланням на Futura.
Пристрій є алмазною ядерною батареєю, яка використовує радіоактивний ізотоп вуглецю-14 (карбон-14). Замість традиційного використання цього ізотопу для археологічного датування науковці застосували його для генерації довговічного мікроструму.
Принцип роботи та особливості конструкції
Елемент живлення функціонує за рахунок повільного радіоактивного розпаду вуглецю-14, період напіврозпаду якого становить близько 5700 років.
Це означає, що навіть через шість тисячоліть пристрій збереже половину початкової потужності.
Як це можливо?
Генерація електронів - у процесі розпаду вуглець-14 випромінює швидкі бета-частинки (електрони).
Алмазний напівпровідник - ізотоп запаяно всередині штучного алмазу, який виконує роль напівпровідника та вловлює рух електронів, формуючи постійний електричний струм.
Внутрішній захист - алмазний корпус повністю поглинає бета-випромінювання всередині структури, тим самим унеможливлюючи вихід небезпечної радіації назовні під час штатної експлуатації
Рівень потужності - пристрій створює мікроватну енергію, що нагадує принцип роботи сонячних панелей, але замість фотонів світла використовується енергія атомного розпаду.
Переробка ядерних відходів у джерело енергії
Основною сировиною для виготовлення таких батарей є радіоактивний графіт, який вилучають під час виведення з експлуатації ядерних реакторів.
Вилучення ізотопу вуглецю-14 із поверхонь графітових блоків дозволяє вирішити одразу два завдання:
- знизити рівень небезпеки ядерних відходів для подальшого збереження,
- перетворити ізотоп на корисний енергетичний ресурс.
Після завершення терміну служби алмазний модуль підлягає повторній переробці або безпечній утилізації.
Сфери застосування технології
Оскільки батарея розрахована на мікропотужність, вона не замінить літій-іонні акумулятори у смартфонах чи електромобілях.
Головна цінність інновації полягає у забезпеченні стабільної роботи обладнання в умовах, де заміна акумуляторів є складною, небезпечною або технічно неможливою.
Медичні імпланти - кардіостимулятори, нейростимулятори та слухові апарати зможуть працювати десятиліттями без необхідності повторних хірургічних втручань.
Космічні апарати - зонди для далекого космосу та супутники отримають надійне джерело живлення для приладів у зонах, де сонячна енергія недоступна.
Віддалений моніторинг - арктичні метеостанції, глибоководне обладнання та інфраструктурні датчики зможуть безперервно функціонувати в автономному режимі.
Наразі розробка перебуває на стадії прототипу. Науковці працюють над комерційними партнерствами, масштабуванням технології та проходженням регуляторних процедур для виходу на ринок.