Прорыв в энергетических технологиях: исследователи успешно разработали ядерную батарею, способную преобразовывать ядерную энергию в электричество с помощью светового излучения. Эта инновация может помочь перепрофилировать радиоактивные отходы, предлагая устойчивое решение одной из самых насущных проблем в производстве ядерной энергии.
Атомные электростанции обеспечивают около 20% электроэнергии в Соединенных Штатах, производя при этом минимальные выбросы парниковых газов. Однако они также производят радиоактивные отходы, которые представляют значительную опасность для здоровья и окружающей среды. Безопасная утилизация этих отходов остается ключевой проблемой для отрасли.
Недавно разработанная ядерная батарея представляет собой потенциальный способ превращения этого опасного побочного продукта в полезный источник энергии.
Исследовательская группа под руководством экспертов из Университета штата Огайо разработала ядерную батарею, используя комбинацию сцинтилляционных кристаллов — специализированных материалов, которые излучают свет при воздействии радиации, — и солнечных элементов. Эта установка позволяет устройству улавливать гамма-излучение из окружающей среды и преобразовывать его в электричество, демонстрируя новый способ извлечения энергии из радиоактивных отходов.
Прототип размером всего четыре кубических сантиметра был протестирован с использованием двух радиоактивных изотопов: цезия-137 и кобальта-60. Эти изотопы являются одними из наиболее распространенных побочных продуктов отработавшего ядерного топлива, что делает их идеальными для реальных применений. При воздействии цезия-137 батарея генерировала 288 нановатт мощности. Кобальт-60, являясь гораздо более сильным источником радиации, производил 1,5 микроватта электроэнергии, достаточной для питания крошечного датчика.
Хотя выходная мощность в настоящее время невелика по сравнению с бытовой электроникой, исследователи полагают, что масштабирование технологии может позволить использовать ее на уровне ватт. Это может сделать ядерную батарею особенно полезной в специализированных средах, где обычные батареи непрактичны, таких как глубоководные исследования, космические миссии и хранилища ядерных отходов.
Важно отметить, что, хотя устройство использует гамма-излучение, которое значительно более проникающее, чем обычные рентгеновские лучи или компьютерная томография, сама батарея не содержит радиоактивного материала. Это делает ее безопасной в обращении, несмотря на ее функцию в преобразовании энергии. Концепция вращается вокруг использования радиации, присутствующей в среде ядерных отходов, а не включения опасных материалов непосредственно в батарею.
Исследователи заметили, что на эффективность батареи могут влиять тип, размер и форма используемых сцинтилляционных кристаллов. Больший объем кристалла обеспечивает лучшее поглощение радиации, что приводит к более высокому преобразованию энергии. Кроме того, оптимизация площади поверхности солнечных элементов может еще больше увеличить выработку электроэнергии.
Несмотря на многообещающие результаты, технология остается на ранних стадиях. Масштабирование производства и обеспечение экономической эффективности станут критическими проблемами. Дальнейшие исследования будут сосредоточены на увеличении выходной мощности и определении долгосрочной надежности этих батарей в средах с высоким уровнем радиации.
При успешной разработке в масштабе ядерные батареи могут предоставить революционный способ использования радиоактивных отходов для производства энергии, снижая экологические риски и предлагая долгосрочное решение для электроснабжения в экстремальных и отдаленных местах. По мере того, как исследователи продолжают совершенствовать конструкцию и исследовать коммерческую жизнеспособность, эта инновация может проложить путь к более чистому и эффективному будущему в энергетических технологиях.
+ There are no comments
Add yours