De generatie van nucleaire energie is altijd gezien als een ecologische optie, maar het beheer van radioactief afval is een grote schaduw over het gebruik ervan geweest. Nu heeft een groep onderzoekers een manier gevonden om deze “nucleaire afval” te benutten om kleine batterijen voor micro-elektronica van stroom te voorzien. Als dit idee slaagt, kunnen we sensoren en andere apparaten zien die werken op gerecyclede energie afkomstig van dit afval.
De wetenschappers hebben ontdekt dat de gammastraling die door nucleair afval wordt uitgezonden, voldoende is om microchips van stroom te voorzien. Hoewel de technologie momenteel beperkt is tot kleine sensoren, zijn de experts optimistisch over de mogelijke uitbreiding ervan. Raymond Cao, nucleair ingenieur aan de Ohio State University en hoofdauteur van de studie, merkte op: “We benutten iets dat van nature als afval wordt beschouwd en proberen het om te vormen tot een schat.”
Een significante vooruitgang in nucleaire energie
Tegenwoordig vertegenwoordigt nucleaire energie ongeveer 9% van de wereldwijde vraag naar elektriciteit. Volgens de World Nuclear Association genereert een typische nucleaire centrale van duizend megawatt slechts drie kubieke meter hoogradioactief afval per jaar, vooral als de brandstof wordt gerecycled. Er bestaan al methoden voor de recycling van dit afval, en als deze geoptimaliseerd worden, zou nucleaire energie een nog aantrekkelijker alternatief kunnen worden voor fossiele brandstoffen.
Hoewel nucleaire batterijen geen nieuw idee zijn, is dit de eerste keer dat er een praktische oplossing met tastbare resultaten wordt gepresenteerd. Het proces verloopt in twee fasen: eerst zetten de scintillatiekristallen de straling om in licht; daarna transformeren zonnecellen dat licht in elektriciteit. Het huidige prototype heeft een grootte van 4 kubieke centimeter, wat het klein maakt, hoewel het nog steeds groter is dan een smartphonebatterij.
De voorgestelde oplossing is echter niet voor het grote publiek. Deze batterijen zouden bestemd zijn voor locaties die al nucleair afval beheren, zoals centrales en opslagcentra, en zouden ook nuttig kunnen zijn in ruimtemissies of onderwaterverkenningen. De onderzoekers verzekeren dat deze batterijen veilig zijn om mee om te gaan en geen risico op vervuiling met zich meebrengen.
De experimenten werden uitgevoerd met behulp van twee veelvoorkomende radioactieve bronnen: cesium-137 en kobalt-60. Met cesium-137 genereerde de batterij 288 nanowatt; met het krachtigere kobalt-60 steeg de productie naar 1,5 microwatt. Hoewel dit niet genoeg is om een elektrische auto op te laden, zijn de resultaten veelbelovend. Ibrahim Oksuz, co-auteur van de studie, verklaarde dat dit innovatieve resultaten zijn op het gebied van opgewekte energie.
De onderzoekers ontdekten ook dat de grootte en de vorm van de kristallen invloed hebben op de energieconversie. Een groter volume absorbeert meer straling en genereert meer licht, wat de prestaties van de zonnecel verbetert en de deur opent naar toekomstige optimalisaties. “Het concept van een nucleaire batterij is zeer veelbelovend,” concludeerde Oksuz. “Er is nog veel ruimte voor verbetering, maar ik denk dat dit voorstel zijn plaats zal vinden zowel in de energieproductie als in de sensorindustrie.”