Ядерные отходы превратили в алмазную батарею: она будет работать 5700 лет
Исследователи из Университета Бристоля в сотрудничестве с Управлением по атомной энергии Великобритании (UKAEA) изготовили прототип источника питания, способного работать тысячелетиями без подзарядки и обслуживания.
Об этом информирует РБК-Украина со ссылкой на Futura.
Устройство представляет собой алмазную ядерную батарею, использующую радиоактивный изотоп углерода-14 (карбон-14). Вместо традиционного использования этого изотопа для археологической датировки ученые применили его для генерации долговечного микротока.
Принцип работы и особенности конструкции
Элемент питания функционирует за счет медленного радиоактивного распада углерода-14, период полураспада которого составляет около 5700 лет.
Это означает, что даже через шесть тысяч лет устройство сохранит половину начальной мощности.
Как это возможно?
Генерация электронов - в процессе распада углерод-14 излучает быстрые бета-частицы (электроны).
Алмазный полупроводник - изотоп запаян внутри искусственного алмаза, который выполняет роль полупроводника и улавливает движение электронов, формируя постоянный электрический ток.
Внутренняя защита - алмазный корпус полностью поглощает бета-излучение внутри структуры, тем самым делая невозможным выход опасной радиации наружу во время штатной эксплуатации.
Уровень мощности - устройство создает микроватную энергию, напоминающую принцип работы солнечных панелей, но вместо фотонов света используется энергия атомного распада.
Переработка ядерных отходов в источник энергии
Основным сырьем для изготовления таких батарей является радиоактивный графит, извлекаемый при выводе из эксплуатации ядерных реакторов.
Извлечение изотопа углерода-14 из поверхностей графитовых блоков позволяет решить сразу две задачи:
- снизить уровень опасности ядерных отходов для дальнейшего хранения,
- превратить изотоп в полезный энергетический ресурс.
После окончания срока службы алмазный модуль подлежит повторной переработке или безопасной утилизации.
Сферы применения технологии
Поскольку батарея рассчитана на микромощность, она не заменит литиево-ионные аккумуляторы в смартфонах или электромобилях.
Главная ценность инновации заключается в обеспечении стабильной работы оборудования в условиях, где замена аккумуляторов сложна, опасна или технически невозможна.
Медицинские импланты - кардиостимуляторы, нейростимуляторы и слуховые аппараты смогут работать десятилетиями без необходимости повторных хирургических вмешательств.
Космические аппараты - зонды для дальнего космоса и спутники получат надежный источник питания для приборов в зонах, где солнечная энергия недоступна.
Удаленный мониторинг – арктические метеостанции, глубоководное оборудование и инфраструктурные датчики смогут непрерывно функционировать в автономном режиме.
В настоящее время разработка находится на стадии прототипа. Ученые работают над коммерческими партнерствами, масштабированием технологии и прохождением регуляторных процедур для выхода на рынок.