Новое исследование предполагает, что исследователи разработали батарею, которая может преобразовать ядерную энергию в электричество посредством выброса света.
Атомные электростанции, которые генерируют около 20% всего электроэнергии, производимого в Соединенных Штатах, не производят практически не выбросы парниковых газов. Тем не менее, эти системы создают радиоактивные отходы, которые могут быть опасны для здоровья человека и окружающей среды. Безопасное утилизация этих отходов может быть сложным.
Используя комбинацию кристаллов сцинтиллятора, материалов высокой плотности, которые выделяют свет, когда они поглощают излучение, и Солнечные элементыКоманда, возглавляемая исследователями из Университета штата Огайо, продемонстрировала, что окружающая гамма -радиация может быть собрана для получения достаточно сильной электрической продукции для Силовая микроэлектроникаКак микрочипы.
Чтобы проверить эту батарею, которая представляет собой прототип около 4 кубических сантиметров, исследователи использовали два различных радиоактивных источника, цези-137 и кобальт-60, одни из наиболее значительных продуктов деления, которые поступают от отработавшего ядерного топлива. Батарея была протестирована на Лаборатория ядерного реактора штата штат ОгайоПолем NRL поддерживает исследования студентов и преподавателей, обучение студентов и обслуживание промышленности — не производит электрическую мощность.
Их результаты показали, что когда использовался цезий-137, батарея сгенерировала 288 нановатты. Тем не менее, с гораздо более сильным изотопным кобальтом-60 аккумулятор производил 1,5 микроволты мощности, примерно достаточно, чтобы включить крошечный датчик.
Хотя большинство выходов мощности для домов и электроники измеряются в киловатте, это говорит о том, что при правильном источнике питания такие устройства могут быть масштабированы до целевых приложений на уровне или за его пределами, говорится Рэймонд ЦаоВ ведущий автор исследования и профессор в механической и аэрокосмической технике в штате Огайо.
Исследование было недавно опубликовано в журнале Оптические материалы: x.
Исследователи заявили, что эти батареи будут использоваться вблизи там, где производятся ядерные отходы, например, в бассейнах хранения ядерных отходов или ядерных систем для космического и глубокого моря — они не предназначены для общественного использования. К счастью, хотя гамма -радиация, используемая в этой работе, примерно в сто раз проникает, чем Нормальный рентгеновский или КТ-сканированиеАккумулятор не включает радиоактивные материалы, что означает, что к ней все еще безопасно.
«Мы собираем что -то, что считается отходом и по своей природе, пытаясь превратить это в сокровища», — сказал Цао, который также является директором лаборатории ядерного реактора штата Огайо.
Согласно исследованию, батарея команды, возможно, также испытала увеличение мощности из -за состава прототипа Crystal, который команда решила использовать. Они обнаружили, что даже форма и размер кристаллов могут влиять на конечный электрический выход, так как больший объем позволяет ему поглощать больше радиации и преобразовать эту дополнительную энергию в больший свет. Большая площадь поверхности также помогает солнечному элементу генерировать мощность.
«Это результаты прорыва с точки зрения выходной мощности», — сказал Ибрагим ОксузВ соавтор исследования и научный сотрудник в механической и аэрокосмической технике в штате Огайо. «Этот двухэтапный процесс все еще находится на предварительных этапах, но следующий шаг включает в себя создание больших ватт с масштабируемыми конструкциями».
Поскольку батареи этого типа, скорее всего, окажутся в средах, где высокий уровень радиации уже существует и не так легко доступно для общественности, эти длительные устройства не загрязняют их окружение. Еще более важно, что они также могут работать без необходимости рутинного обслуживания.
По словам CAO, масштабирование этой технологии будет дорогостоящим, если эти батареи не будут надежно изготовлены. По словам Оксуза, необходимы дальнейшие исследования для оценки полезности и ограничений батарей, в том числе о том, как долго они могут длиться безопасно, сказал Оксуз.
«Концепция ядерной батареи очень многообещающая», — сказал он. «По -прежнему есть много возможностей для улучшения, но я верю в будущее, этот подход вызовет для себя важное пространство как в индустрии производства энергии, так и в индустрии датчиков».
Эта работа была поддержана Национальной администрацией ядерной безопасности Министерства энергетики США и Управлением по энергоэффективности и возобновляемой энергии Министерства энергетики США. Другие соавторы включают Сабин Нойпане и Янфа Ян из Университета Толедо.
