Die Erzeugung von Kernenergie wurde immer als umweltfreundliche Option angesehen, doch das Management der radioaktiven Abfälle war ein großes Schatten über ihrer Nutzung. Jetzt hat eine Gruppe von Forschern einen Weg gefunden, diesen „nuklearen Müll“ zu nutzen, um kleine Batterien für Mikroelektronik zu betreiben. Wenn diese Idee Erfolg hat, könnten wir Sensoren und andere Geräte sehen, die mit recycelter Energie aus diesen Abfällen betrieben werden.
Die Wissenschaftler haben entdeckt, dass die von den nuklearen Abfällen emittierte Gammastrahlung ausreicht, um Mikrochips zu betreiben. Obwohl die Technologie derzeit auf kleine Sensoren beschränkt ist, sind die Experten optimistisch hinsichtlich ihrer möglichen Erweiterung. Raymond Cao, Kerningenieur an der Ohio State University und Hauptautor der Studie, kommentierte: „Wir nutzen etwas, das von Natur aus als Abfall betrachtet wird, und versuchen, es in einen Schatz zu verwandeln.”
Ein bedeutender Fortschritt in der Kernenergie
Heutzutage macht die Kernenergie etwa 9% der weltweiten Stromnachfrage aus. Laut der World Nuclear Association erzeugt ein typisches Kernkraftwerk mit tausend Megawatt jährlich nur drei Kubikmeter hochradioaktiver Abfälle, insbesondere wenn der Brennstoff recycelt wird. Es gibt bereits Methoden zur Recycling dieser Abfälle, und wenn diese optimiert werden, könnte die Kernenergie eine noch attraktivere Alternative zu fossilen Brennstoffen werden.
Obwohl nukleare Batterien keine neue Idee sind, ist dies das erste Mal, dass eine praktische Lösung mit greifbaren Ergebnissen präsentiert wird. Der Prozess erfolgt in zwei Phasen: Zuerst wandeln die Szintillationskristalle die Strahlung in Licht um; danach verwandeln Solarzellen dieses Licht in Elektrizität. Der aktuelle Prototyp hat ein Volumen von 4 Kubikzentimetern, was ihn klein macht, obwohl er immer noch größer ist als eine Smartphone-Batterie.
Die Vorschläge sind jedoch nicht für die breite Öffentlichkeit gedacht. Diese Batterien wären für Orte bestimmt, die bereits mit nuklearen Abfällen umgehen, wie Kraftwerke und Lagerzentren, und könnten auch in Weltraummissionen oder Unterwassererkundungen nützlich sein. Die Forscher versichern, dass diese Batterien sicher zu handhaben sind und kein Kontaminationsrisiko darstellen.
Die Experimente wurden mit zwei gängigen radioaktiven Quellen durchgeführt: Cäsium-137 und Cobalt-60. Mit Cäsium-137 erzeugte die Batterie 288 Nanowatt; mit dem leistungsstärkeren Cobalt-60 stieg die Produktion auf 1,5 Mikrowatt. Obwohl dies nicht ausreicht, um ein Elektroauto aufzuladen, sind die Ergebnisse vielversprechend. Ibrahim Oksuz, Mitautor der Studie, erklärte, dass dies innovative Ergebnisse in Bezug auf die erzeugte Leistung sind.
Die Forscher entdeckten auch, dass die Größe und Form der Kristalle die Energieumwandlung beeinflussen. Ein größeres Volumen absorbiert mehr Strahlung und erzeugt mehr Licht, was die Leistung der Solarzelle verbessert und zukünftige Optimierungen ermöglicht. „Das Konzept der nuklearen Batterie ist sehr vielversprechend“, schloss Oksuz. „Es gibt noch viel Raum für Verbesserungen, aber ich glaube, dass dieser Vorschlag seinen Platz sowohl in der Energieerzeugung als auch in der Sensorindustrie finden wird.”