Generacja energii jądrowej była zawsze postrzegana jako opcja ekologiczna, ale zarządzanie odpadami radioaktywnymi stanowiło dużą przeszkodę w jej wykorzystaniu. Teraz grupa badaczy znalazła sposób na wykorzystanie tej „nuklearnej śmieci” do zasilania małych baterii przeznaczonych dla mikroelektroniki. Jeśli ten pomysł się powiedzie, możemy zobaczyć czujniki i inne urządzenia działające na energii z recyklingu pochodzącej z tych odpadów.
Naukowcy odkryli, że promieniowanie gamma emitowane przez odpady jądrowe jest wystarczające do zasilania mikrochipów. Chociaż obecnie technologia jest ograniczona do małych czujników, eksperci są optymistyczni co do jej potencjalnej ekspansji. Raymond Cao, inżynier jądrowy z Uniwersytetu Stanowego Ohio i główny autor badania, skomentował: „Wykorzystujemy coś, co z natury uważane jest za odpad, i staramy się to przekształcić w skarb”.
Znaczący postęp w energii jądrowej
Obecnie energia jądrowa stanowi około 9% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Według Stowarzyszenia World Nuclear, typowa elektrownia jądrowa o mocy tysiąca megawatów generuje tylko trzy metry sześcienne odpadów o wysokim poziomie radioaktywności rocznie, szczególnie jeśli paliwo jest poddawane recyklingowi. Już istnieją metody recyklingu tych odpadów, a jeśli zostaną zoptymalizowane, energia jądrowa mogłaby stać się jeszcze bardziej atrakcyjną alternatywą w porównaniu do paliw kopalnych.
Chociaż baterie jądrowe nie są nowym pomysłem, to po raz pierwszy przedstawiono praktyczne rozwiązanie z wymiernymi wynikami. Proces odbywa się w dwóch etapach: najpierw kryształy scyntylacyjne przekształcają promieniowanie w światło; następnie ogniwa słoneczne przekształcają to światło w energię elektryczną. Aktualny prototyp ma objętość 4 centymetrów sześciennych, co czyni go małym, chociaż nadal większym niż bateria smartfona.
Jednak propozycja nie jest przeznaczona dla ogółu społeczeństwa. Te baterie byłyby przeznaczone dla miejsc, które już zajmują się odpadami jądrowymi, takich jak elektrownie i centra składowania, a także mogłyby być użyteczne w misjach kosmicznych lub eksploracjach podwodnych. Badacze zapewniają, że te baterie są bezpieczne w obsłudze i nie stanowią ryzyka zanieczyszczenia.
Eksperymenty przeprowadzono z użyciem dwóch powszechnych źródeł radioaktywnych: cezu-137 i kobaltu-60. Z cezem-137 bateria wygenerowała 288 nanowatów; z bardziej wydajnym kobaltem-60 produkcja wzrosła do 1,5 mikrowata. Chociaż to nie wystarcza do naładowania samochodu elektrycznego, wyniki są obiecujące. Ibrahim Oksuz, współautor badania, stwierdził, że są to innowacyjne wyniki pod względem generowanej mocy.
Badacze odkryli również, że rozmiar i kształt kryształów wpływają na konwersję energii. Większa objętość pochłania więcej promieniowania i generuje więcej światła, co poprawia wydajność ogniwa słonecznego, otwierając drzwi do przyszłych optymalizacji. „Koncepcja baterii jądrowej jest bardzo obiecująca”, podsumował Oksuz. „Wciąż jest wiele miejsca na poprawę, ale uważam, że ta propozycja znajdzie swoje miejsce zarówno w produkcji energii, jak i w przemyśle czujników.”