Genereringen av kärnenergi har alltid setts som ett ekologiskt alternativ, men hanteringen av radioaktiva avfall har varit en stor skugga över dess användning. Nu har en grupp forskare funnit ett sätt att utnyttja denna “kärnavfall” för att driva små batterier avsedda för mikroelektronik. Om denna idé blomstrar, kan vi se sensorer och andra enheter som fungerar med återvunnen energi från dessa avfall.
Forskare har upptäckt att den gamma-strålning som avges av kärnavfall är tillräcklig för att driva mikrochip. Även om teknologin för tillfället är begränsad till små sensorer, är experterna optimistiska om dess möjliga expansion. Raymond Cao, kärningenjör vid Ohio State University och huvudförfattare till studien, kommenterade: “Vi utnyttjar något som anses vara avfall av naturen och försöker omvandla det till en skatt.”
En betydande framsteg inom kärnenergi
Idag representerar kärnenergi cirka 9% av den globala efterfrågan på elektricitet. Enligt World Nuclear Association genererar ett typiskt kärnkraftverk på tusen megawatt endast tre kubikmeter avfall med hög radioaktivitet per år, särskilt om bränslet återvinns. Det finns redan metoder för återvinning av dessa avfall, och om de optimeras kan kärnenergi bli ett ännu mer attraktivt alternativ jämfört med fossila bränslen.
Även om kärnbatterier inte är en ny idé, är detta första gången en praktisk lösning med konkreta resultat presenteras. Processen sker i två steg: först omvandlar scintillatorer strålning till ljus; sedan omvandlar solceller det ljuset till elektricitet. Den nuvarande prototypen har en storlek på 4 kubikcentimeter, vilket gör den liten, även om den fortfarande är större än ett smartphone-batteri.
Förslaget är dock inte för allmänheten. Dessa batterier skulle vara avsedda för platser som redan hanterar kärnavfall, såsom kraftverk och lagringscentraler, och de kan också vara användbara i rymduppdrag eller undervattensutforskningar. Forskarna försäkrar att dessa batterier är säkra att hantera och inte utgör en risk för förorening.
Experimenten genomfördes med hjälp av två vanliga radioaktiva källor: cesium-137 och kobolt-60. Med cesium-137 genererade batteriet 288 nanowatt; med det mer kraftfulla kobolt-60 steg produktionen till 1,5 mikrowatt. Även om det inte är tillräckligt för att ladda en elbil, är resultaten lovande. Ibrahim Oksuz, medförfattare till studien, hävdade att dessa är innovativa resultat när det gäller genererad effekt.
Forskare upptäckte också att storleken och formen på kristallerna påverkar energiomvandlingen. En större volym absorberar mer strålning och genererar mer ljus, vilket förbättrar solcellens prestanda och öppnar dörren för framtida optimeringar. “Konceptet med kärnbatteri är mycket lovande,” avslutade Oksuz. “Det finns fortfarande mycket utrymme för förbättringar, men jag tror att detta förslag kommer att hitta sin plats både inom energiproduktion och sensorindustrin.”