Πρωτοποριακή μπαταρία με «ραδιενεργά» διαμάντια παράγει ενέργεια από πυρηνικά απόβλητα

07:25 27/1/2025 - Πηγή: Huffington Post Greece

Φωτογραφία Αρχείου.

Η πυρηνική ενέργεια συχνά προωθείται ως μια πιο καθαρή εναλλακτική λύση από τα ορυκτά καύσιμα, καθώς επειδή δεν εκπέμπει διοξείδιο του άνθρακα.

Ωστόσο, ένα σημαντικό εμπόδιο δεν βοηθάει στην ανάπτυξή της: η διαχείριση των ραδιενεργών αποβλήτων.

Με τον αυξανόμενο αριθμό πυρηνικών αντιδραστήρων παγκοσμίως, η συσσώρευση αυτού του επικίνδυνου υποπροϊόν αποτελεί

σημαντική πρόκληση για το περιβάλλον και τη δημόσια υγεία. Η αποτελεσματική διαχείριση και η ενδεχόμενη αξιοποίηση των πυρηνικών αποβλήτων είναι κρίσιμη για την αειφόρο ανάπτυξη της ενέργειας.

Σε απάντηση, οι ερευνητές πρότειναν καινοτόμες στρατηγικές για την αντιμετώπιση του προβλήματος, εστιάζοντας στη μετατροπή ραδιενεργών υλικών σε χρήσιμους πόρους.

Μια πρωτοποριακή εξέλιξη σε αυτό το πεδίο είναι η ραδιενεργή μπαταρία διαμαντιών - μια τεχνολογία που θα μπορούσε να μετατρέψει τα πυρηνικά απόβλητα σε μια πολύτιμη πηγή ενέργειας.

Η καινοτομία πίσω από τις ραδιενεργές μπαταρίες διαμαντιών

Η έννοια των ραδιενεργών μπαταριών διαμαντιών εμφανίστηκε το 2016, όταν παρουσιάστηκε από επιστήμονες του Ινστιτούτου Cabot του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ για το Περιβάλλον. Αυτές οι συσκευές είναι μια μορφή βηταβολταϊκής τεχνολογίας, αξιοποιώντας την ενέργεια από την από τη βήτα διάσταση των πυρηνικών αποβλήτων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Αλλά ακόμη και τότε, οι Βρετανοί ερευνητές είχαν βάλει στο στόχαστρό τους ένα πιο αποτελεσματικό ραδιενεργό ισότοπο και αυτό ήταν ο άνθρακας-14.

Οι περισσότεροι άνθρωποι γνωρίζουν τον άνθρακα-14 μέσω της αρχαιολογίας καθώς χρησιμοποιείται για την χρονολόγηση οργανικών υλικών όπως οστά και ξύλινα εργαλεία, λόγω του προβλέψιμου χρόνου ημιζωής του, που είναι περίπου 5.700 χρόνια.

Ο άνθρακας-14 διασπάται σε άζωτο-14, όπου και απελευθερώνει ακτινοβολία βήτα, η οποία προκαλεί την γρήγορη κίνηση των ηλεκτρονίων. Οι ερευνητές μετέτρεψαν αυτή τη διάσπαση σε ηλεκτρισμό μέσα σε ένα διαμάντι.
Ασφαλή μόνωση ακτινοβολίας

Ακριβώς όπως οι ηλιακοί συλλέκτες μετατρέπουν τα σωματίδια φωτός σε ηλεκτρισμό, η μπαταρία διαμαντιών μετατρέπει τη διάσπαση του άνθρακα-14 σε ηλεκτρισμό.

Τα διαμάντια είναι από τα σκληρότερα γνωστά υλικά, γεγονός που τα καθιστά ιδανικά για την ασφαλή μόνωση της μικρής εμβέλειας ακτινοβολίας του άνθρακα-14.

Το νέο πρωτότυπο της μπαταρίας έχει διαστάσεις 10 επί 10 χιλιοστά με πάχος έως και 0,5 χιλιοστά. Τα καλώδια που βρίσκονται στο διαμάντι διοχετεύουν τον ηλεκτρισμό εκεί όπου χρειάζεται.

Το συνθετικό διαμάντι μπορεί να παραχθεί σχετικά γρήγορα και φτηνά, ενώ ο άνθρακας-14 είναι επίσης εύκολο να αποκτηθεί, καθώς μπορεί να εξαχθεί από μπλοκ γραφίτη, ένα απόβλητο προϊόν από αντιδραστήρες πυρηνικής διάσπασης.

«Η μικροενεργειακή μας τεχνολογία θα μπορούσε να υποστηρίξει ένα ευρύ φάσμα σημαντικών εφαρμογών, από τη διαστημική τεχνολογία και τον εξοπλισμό ασφαλείας μέχρι τα ιατρικά εμφυτεύματα», δήλωσε ο Τομ Σκοτ του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ σε δελτίο τύπου.

Περιορισμένη δύναμη, μεγάλες δυνατότητες

Παρά τον καινοτόμο σχεδιασμό τους, αυτές οι μπαταρίες περιέχουν μόνο 1 γραμμάριο άνθρακα-14, προσφέροντας μια ισχύ που φτάνει μόλις μερικά μικροβάτ—πολύ λιγότερο από ό,τι παρέχει μια τυπική μπαταρία ΑΑ.

Ως αποτέλεσμα, οι εφαρμογές τους είναι αυτή τη στιγμή περιορισμένες σε μικρές συσκευές που απαιτούν μακροχρόνια, ανεξάρτητη λειτουργία, όπως οι βηματοδότες και οι αισθητήρες.

Αυτές οι εξειδικευμένες χρήσεις απέχουν πολύ από τη γενική παραγωγή ενέργειας που μπορεί να φανταστεί κανείς, αλλά δείχνουν το δυναμικό αυτής της τεχνολογίας να καλύψει συγκεκριμένες ανάγκες.

Η έννοια των πυρηνικών μπαταριών δεν είναι νέα. Στην πραγματικότητα, χρονολογείται από το 1913, όταν ο Άγγλος φυσικός Henry Moseley ανακάλυψε ότι η ακτινοβολία σωματιδίων θα μπορούσε να παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

Αυτή η ιδέα κέρδισε έδαφος στην αεροδιαστημική βιομηχανία κατά τη διάρκεια των δεκαετιών του 1950 και του 1960, όπου η ανάγκη για αξιόπιστες, μακροχρόνιες πηγές ενέργειας ήταν πρωταρχικής σημασίας για τις διαστημικές αποστολές.

Εταιρείες όπως η RCA Corporation διερεύνησαν επίσης τις δυνατότητες των πυρηνικών μπαταριών στα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, όπως οι ραδιοφωνικοί δεκτοί και τα ακουστικά βαρέων με τα ακουστικά.

Η εισαγωγή των συνθετικών διαμαντιών αποτέλεσε ένα σημείο καμπής στην ανάπτυξη των πυρηνικών μπαταριών. Αυτά τα υλικά προσέφεραν τα διπλά οφέλη της ασφάλειας και της αγωγιμότητας, καθιστώντας τα ιδανικά για βηταβολταϊκές εφαρμογές.

Χτίζοντας πάνω σε αυτή τη βάση, η NDB Inc., μια νεοσύστατη εταιρεία που εδρεύει στο Σαν Φρανσίσκο και ιδρύθηκε το 2012, ανέπτυξε μια μπαταρία νάνο-διαμαντιού υψηλής ισχύος, συνδυάζοντας συνθετικά διαμάντια με τη νανοτεχνολογία.

Πηγή: The Brighters Side