Vědci přeměňují jaderný odpad na „diamantové“ baterie, které mohou vydržet tisíc let

Foto: Aenigmatis-3D/Pixabay

Představte si, že nikdy v životě nebudete muset dobíjet nebo vyměňovat baterii. Skupina výzkumníků a vědců na univerzitě v Bristolu vyvinula nukleární diamantové baterie, které mohou napájet zařízení po dobu více než 1000 let, přičemž se samy nabíjejí, napsal server Firstpost.

I když produkuje obrovské množství nebezpečného radioaktivního odpadu, který je neuvěřitelně obtížné zpracovat a zbavit se ho, je jaderná energie považována za čistý zdroj energie jednoduše proto, že má nulové emise oxidu uhličitého. Nyní skupina vědců potenciálně přišla s řešením, jak se vypořádat s jaderným odpadem, což může velmi dobře změnit technologii baterií, jak ji známe dnes.

Foto: Prototyp baterie/Arkenlight

Prototyp diamantové betavoltaické baterie Arkenlight Carbon-14. Image Credit: University of Bristol

V roce 2016 začala skupina výzkumníků, fyziků a chemiků na univerzitě v Bristolu pracovat na tom, co se stalo známým jako radioaktivní diamantové baterie. Vynález, se kterým přišli, byl prezentován jako betavoltaické zařízení, což znamená, že je poháněno beta rozpadem jaderného odpadu.

Beta rozpad je druh radioaktivního rozpadu, ke kterému dochází, když má atomové jádro nadbytek částic a některé z nich uvolňuje, aby se získal stabilnější poměr protonů k neutronům. To produkuje druh ionizujícího záření nazývaného beta záření, které zahrnuje mnoho vysokorychlostních a vysokoenergetických elektronů nebo pozitronů známých jako beta částice.

Typický betavoltaický článek se skládá z tenkých vrstev radioaktivního materiálu umístěných mezi polovodiče. Jak se jaderný materiál rozpadá, emituje beta částice, které uvolňují elektrony v polovodiči a vytvářejí elektrický proud. Výkonová hustota radioaktivního zdroje je však tím nižší, čím dále je od polovodiče. To znamená, že jaderné baterie jsou mnohem méně účinné než jiné typy baterií. Zde přichází na řadu polykrystalický diamant (PCD).

Radioaktivní baterie jsou vyráběny procesem zvaným chemické nanášení par, který je široce používán pro výrobu umělých diamantů. Výzkumníci upravili proces pro pěstování radioaktivních diamantů pomocí radioaktivního metanu obsahujícího radioaktivní izotop Carbon-14, který se nachází na ozářených reaktorových grafitových blocích. Tyto diamanty mohou působit jako radioaktivní zdroj i jako polovodič. 

Při vystavení beta záření získáte baterii s dlouhou výdrží, kterou není třeba dobíjet. Jaderný odpad v jejím nitru ji pohání znovu a znovu, což ji umožňuje nabíjet se celé věky, s velmi malou až žádnou měřitelnou degradací po stovky let. Teoreticky lze jednu baterii používat více než tisíc let, aniž by se musela vyměňovat nebo dobíjet.

Foto: Prototyp baterie/Arkenlight

V době psaní tohoto článku je baterie funkčním prototypem, který nelze použít v běžných elektronických zařízeních, jako jsou notebooky nebo mobilní telefony. Vzhledem k tomu, že výkon, který poskytuje, je velmi malý, je jeho použití omezeno na malá zařízení, která nespotřebují příliš mnoho energie. Aby bylo možné jej implementovat ve velkém, komerčním měřítku, výzkumníci pracují na technologii, která by jim umožnila baterii vyvinout a udržet.

Arkenlight, anglická firma, která komercializuje bristolskou radioaktivní diamantovou baterii, plánuje uvést svůj první produkt, mikrobaterii, pro kardiostimulátory a senzory, na trh v druhé polovině roku 2023.

Zdroj: Firstpost