Алмазная батарея со сроком службы более 5000 лет использует ядерные отходы

Искусственные алмазы, вырабатывающие электроэнергию с использованием ядерных отходов, обещают стать стабильным источником энергии на тысячи лет.

Алмазные батареи обеспечивают долгосрочный источник энергии, а также решают проблему утилизации ядерных отходов. Иллюстрация: Mining.com.

Ученые нашли способ превратить ядерные отходы в источник энергии, преобразуя радиоактивные изотопы в искусственные алмазы, которые можно использовать в качестве постоянных батарей, сообщает Science Alert. Эти алмазы способны генерировать электроэнергию, обеспечивая энергией тысячи лет, благодаря своему составу с длительным периодом полураспада.

«Этот прямой источник энергии не имеет движущихся частей, не производит выбросов и не требует обслуживания», — сказал геохимик Том Скотт из Бристольского университета (Великобритания). «Инкапсулируя радиоактивный материал в алмазы, мы решаем долгосрочную проблему преобразования ядерных отходов в атомные батареи и экологически чистый источник энергии».

Команда Скотта разработала прототип алмазной батареи, используя нестабильный изотоп никеля (никель-63). Период полураспада никеля-63 составляет около 100 лет, что позволяет прототипу батареи сохранять около половины заряда в течение 100 лет. Однако сейчас исследователи изучают более долговечный материал — изотоп углерода-14.

В первом поколении ядерных реакторов типа «Магнокс» в Великобритании, эксплуатировавшихся в 1950–1970-х годах, для поддержания ядерной реакции использовались крупные графитовые блоки. В процессе эксплуатации графитовые блоки постепенно становились радиоактивными, образуя нестабильный изотоп углерода, углерод-14.

Последний реактор «Магнокс» был закрыт в 2015 году. После десятилетий эксплуатации он оставил после себя огромное количество ядерных отходов. Сегодня 95 000 тонн графита, хранящегося в безопасности и находящегося под пристальным наблюдением, по-прежнему чрезвычайно радиоактивны. Его распад занимает много времени, поскольку период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет. Благодаря технологии, предлагаемой командой Скотта, батареи на основе углерода-14 обладают огромным потенциалом.

«Изотопы углерода-14 были выбраны в качестве радиоактивных материалов, потому что они испускают коротковолновое излучение, которое легко поглощается твёрдыми телами», — сказал Нил Фокс, исследователь проекта. «Обычно проглатывание или работа с этими изотопами опасны, но при их безопасном хранении в алмазе коротковолновое излучение не выделяется. Алмаз — самый твёрдый из известных материалов, и мы можем использовать это свойство для защиты людей».

Команда рассказала о новой технологии во время лекции «Идеи, которые меняют мир» в Бристольском университете на прошлой неделе, но подробности изобретения пока не были обнародованы.

«Обычно 20-граммовая батарейка типа АА хранит около 700 джоулей энергии на грамм. При непрерывном использовании она разрядится за 34 часа», — сказал исследователь Скотт. «Тестовая алмазная батарейка, содержащая один грамм изотопа углерода-14, вырабатывает 15 джоулей в день непрерывно в течение 5730 лет. Таким образом, общая накопленная энергия достигает 2,7 тераджоулей».

Алмазные батареи, изготовленные из радиоактивных материалов, могут использоваться в электронных устройствах, которым не требуется большое количество электроэнергии, но необходим постоянный источник энергии, например, в кардиостимуляторах, спутниках, беспилотниках и даже космических кораблях.

По данным VNE