นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาแบตเตอรี่ที่เป็นนวัตกรรมที่แปลงพลังงานจากของเสียกัมมันตภาพรังสีให้เป็นไฟฟ้าเปลี่ยนผลพลอยได้ที่เป็นอันตรายของการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ให้กลายเป็นแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพสำหรับการใช้งานพิเศษ
โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ผลิตไฟฟ้า 18% ในสหรัฐอเมริกาสมาคมนิวเคลียร์โลก- ในขณะที่แหล่งพลังงานนี้ไม่ก่อให้เกิดการปล่อยคาร์บอน แต่ก็สร้างของเสียกัมมันตภาพรังสีที่อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและยังคงใช้งานได้หลายพันปี
การมองหาที่จะเปลี่ยนขยะนี้ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยรัฐโอไฮโอใช้วัสดุที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งเปล่งแสงเมื่อดูดซับรังสีที่เรียกว่าผลึก scintillator รวมกับเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อแปลงรังสีแกมม่าเป็นกระแสไฟฟ้า
“ ของเสียนิวเคลียร์ปล่อยรังสีแกมม่าที่ทรงพลังซึ่งเป็นรูปแบบพลังงานสูงที่สามารถเจาะวัสดุส่วนใหญ่ได้”Raymond Caoผู้เขียนนำของการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารวัสดุแสง: x และศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศที่รัฐโอไฮโอบอกกับ Live Science ในอีเมล “ อุปกรณ์ของเราใช้ Scintillator ซึ่งเป็นวัสดุพิเศษที่ดูดซับรังสีแกมมาเหล่านี้และแปลงพลังงานของพวกเขาให้กลายเป็นแสงที่มองเห็นได้-คล้ายกับการทำงานของวัตถุที่เรืองแสงในที่มืด แต่ขับเคลื่อนด้วยรังสีมากกว่าแสงแดด แสงนี้จะถูกจับโดยเซลล์แสงอาทิตย์เช่นเดียวกับที่พบในแผงโซลาร์เซลล์ซึ่งเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า”
แบตเตอรี่ต้นแบบซึ่งมีขนาดเพียง 4 ลูกบาศก์เซนติเมตร-ขนาดของน้ำตาลช้อนชา-ถูกทดสอบที่ห้องปฏิบัติการเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของรัฐโอไฮโอโดยใช้แหล่งกัมมันตภาพรังสีสองแหล่ง: ซีเซียม -137 และโคบอลต์ -60 แบตเตอรี่ผลิตพลังงาน 288 นาโนวัตต์เมื่อขับเคลื่อนโดย Cesium-137 และ 1,500 นาโนวัตต์เมื่อใช้ไอโซโทปโคบอลต์ -60 กัมมันตรังสีมากขึ้น-เพียงพอที่จะใช้งานระบบไมโครอิเล็กทรอนิกส์เช่นไมโครชิปหรืออุปกรณ์ฉุกเฉิน
ที่เกี่ยวข้อง:
ในขณะที่ผลลัพธ์นี้ต่ำกว่ากิโลวัตต์ที่จำเป็นในการเพิ่มพลังงานกาต้มน้ำของคุณนักวิจัยเชื่อว่าเทคโนโลยีนี้สามารถปรับขนาดได้สำหรับแอปพลิเคชันที่หรือเกินกว่าระดับวัตต์ด้วยแหล่งพลังงานที่เหมาะสม
ไม่ว่าเทคโนโลยีใหม่จะไม่ถูกนำมาใช้ในบ้าน - ระบบขึ้นอยู่กับการแผ่รังสีโดยรอบในระดับสูงเพื่อให้สามารถใช้งานได้ดังนั้นจะต้องอยู่ในแหล่งกำเนิดในแหล่งกำเนิดของเสีย ตัวอย่างเช่นนักวิจัยมองเห็นแบตเตอรี่ที่ถูกนำไปใช้ในระบบนิวเคลียร์สำหรับการสำรวจอวกาศและการสำรวจทะเลลึกซึ่งระดับการแผ่รังสีที่รุนแรงทำให้แหล่งพลังงานทั่วไปไม่สามารถทำได้
“ เราไม่ได้ผลิตหรือพกพาแหล่งรังสี แต่อุปกรณ์นี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับสถานที่ที่มีรังสีแกมม่าที่เข้มข้นอยู่แล้ว” Cao กล่าว “ ความงามของวิธีการนี้คือวัสดุป้องกันสามารถถูกแทนที่ด้วย scintillator และแสงที่เปล่งประกายที่ผลิตสามารถเก็บเกี่ยวและแปลงเป็นไฟฟ้าได้”
อย่างไรก็ตามก่อนที่มันจะเปิดตัวมีอุปสรรคอยู่สองสามอย่าง จากข้อมูลของ CAO การแผ่รังสีในระดับสูงจะค่อยๆเสียหายทั้ง scintillator และเซลล์แสงอาทิตย์ “ การพัฒนาเพิ่มเติมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวัสดุที่ทนทานและทนทานต่อการแผ่รังสีมากขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าระบบอายุยืนของระบบ” เขากล่าว
หากเอาชนะแบตเตอรี่ที่ติดทนนานเหล่านี้สามารถนำไปใช้ในพื้นที่รังสีสูงที่เข้าถึงได้ยากโดยไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย
“ แนวคิดแบตเตอรี่นิวเคลียร์มีแนวโน้มมาก” ผู้เขียนร่วมอิบราฮิมโอเคสึซ กล่าวในแถลงการณ์- “ ยังมีพื้นที่อีกมากมายสำหรับการปรับปรุง แต่ฉันเชื่อในอนาคตวิธีการนี้จะแกะสลักพื้นที่สำคัญสำหรับตัวเองทั้งในอุตสาหกรรมการผลิตพลังงานและเซ็นเซอร์”
