С периодом полураспада в 5 730 лет.
Автор: Питер Докрилл (Peter Dockrill)
(The Science Alert) – Ученые нашли, как использовать ядерные отходы в качестве источника энергии, заключая радиоактивный газ в искусственные алмазы, которые можно использовать в качестве батарейки.
Эти алмазы, которые способны генерировать собственный электрический ток, могут служить источником электропитания в течение тысяч лет благодаря длительному периоду полураспада радиоактивных веществ, из которых они изготавливаются.
«Там нет движущихся частей, не происходит излучения, и они не требуют техобслуживания, просто происходит прямое производство электричества, - говорит геохимик Том Скотт (Tom Scott) из Бристольского университета в Великобритании. - Заключая радиоактивный материал внутри алмаза, мы превращаем давно существующую проблему утилизации ядерных отходов в производство батареек, работающих на атомной энергии, и обеспечиваем долгосрочное снабжение чистой энергией».
Группа Скотта уже продемонстрировала прототип алмазной батарейки, в которой используется неустойчивый изотоп никеля (никель-63) в качестве ее источника излучения.
Период полураспада никеля-63 составляет примерно 100 лет, и это означает, что опытный образец, созданный исследователями, через 100 лет все еще сохранит около 50 процентов своего «заряда».
Но ученые говорят, что существует еще более хороший источник, с которым они могут работать, и при этом появится решение для больших запасов ядерных отходов в Великобритании.
Для первого поколения ядерных реакторов Магнокс (Magnox) в Великобритании, произведенных в период с 1950-х по 1970-е годы, для поддержания ядерных реакций использовался графит, но этот метод дорого стоит.
Во время этого процесса сами графитовые блоки становятся радиоактивными, создавая неустойчивый углеродный изотоп, углерод-14.
Последний из этих реакторов Магнокса был остановлен в 2015 году, но после десятилетий производства атомной электроэнергии осталось огромнейшее количество отходов, и почти 95 000 тонн таких графитовых блоков необходимо безопасно захоронить и проводить мониторинг, пока они остаются радиоактивными.
А это может быть довольно длительное время, принимая во внимание то, что период полураспада углерода-14 составляет около 5 730 лет.
Хотя это означает, что углерод -14 должен храниться в течение чрезвычайно долгого времени, это также означает, что из этого материала можно изготовить батарейки удивительно длительного срока службы, если их заключить в алмазную конструкцию, как группа сделала с никелем-63.
«Углерод-14 был выбран в качестве материала для источника, потому что он испускает излучение на короткое расстояние, которое быстро поглощается любым твердым материалом, - говорит Нил Фокс (Neil Fox), один из исследователей. - Его опасно принимать внутрь или прикасаться к нему незащищенной кожей, но безопасно хранить внутри алмаза, откуда не будет выходить никакого излучения. На самом деле, алмаз является самым твердым из известных человеку материалов, буквально нет ничего, что может обеспечить лучшую защиту».
Эта группа поделилась подробной информацией о своей работе в лекции «Идеи по изменению мира» (Ideas to change the world), прочитанной в Бристольском университете в конце ноября, но они еще не опубликовали результаты своего исследования, поэтому нужно подождать, чтобы выяснить, насколько жизнеспособными на самом деле могут быть их батарейки из углерода-14.
По мнению исследователей, батарейки из углерода-14 могут хорошо подходить только для систем с очень низким энергопотреблением, но при этом их длительный срок службы будет совсем другого масштаба.
«Щелочная батарейка АА весит около 20 граммов, и у нее количество запасённой энергии на единицу веса составляет 700 джоулей/грамм, причем она расходует эту энергию при непрерывной работе в течение 24 часов, - сказал Скотт Люку Дормелу (Luke Dormehl) из Digital Trends. - Алмазная бета-батарейка, состоящая из 1 грамма С14, будет давать 15 джоулей в день и будет обеспечивать такой уровень энергии в течение 5 730 лет, поэтому ее аккумулированная энергия составляет 2,7 тераджоулей».
Такая мощность может сделать батарейки полезными в ситуациях, когда нет возможности заряжать или заменять обычные батарейки, - отметил Скотт в пресс-релизе. - Очевидная область применения – в электроприборах низкой мощности, когда нужен источник энергии с длительным сроком службы, например, в кардиостимуляторах, в спутниках, высотных радиоуправляемых летательных аппаратах или даже в космических кораблях».
Пока они в начальной стадии развития, но в этом исследовании интересно то, что они могут найти полезное применение огромному количеству радиоактивных отходов, а не только обеспечивать такой поразительный срок службы батареек.
«Это прекрасный пример того, как Великобритания сможет делать деньги буквально из отходов», - говорит Скотт из Digital Trends.
