От началото на 1900-те години изследователите работят по начини за превръщане на радиоактивен материал в източник на електрически ток, който продължава да дава ток ... десетилетия.
Да, точно така, става дума за ядрени батерии! Този клас батерии е известен като бетаволтаици и се захранват от бета-разпада на радиоактивен материал, откъдето идва и името. За ядрените батерии и най-новото откритие в тази посока разказва видеото на Seeker.
Бета частиците са основно високоенергийни електрони и поставянето на бета-излъчващ материал до полупроводник е почти всичко необходимо, за да се получи електрически ток.
Въпреки, че тяхната мощност може да бъде доста ниска (говорим по-малко от батерия АА), те работят толкова дълго, колкото е необходимо за разпадане на материала.
И тъй като радиоактивните материали могат да имат полуразпад от векове до хилядолетия, това означава, че батерите могат да функционират десетилетия без забележима загуба на мощност.
Бетаволтаиците са различни от радиоизотопните термоелектрически генератори (или RTG), които NASA използва за космически мисии. Те се захранват от топлината на радиоактивни материали, като плутоний, а не от бета частици директно.
Но бетаволтаиците могат да бъдат направени по-малки и по-безопасни от RTG, и имат невероятно дълъг живот.
Още през 1954 г. Радио Корпорацията на Америка (RCA) обявява разработването на първата бетаволтаична батерия и тогава това било голяма новина. RCA си представя, че такива батерии ще се използват в часовници, слухови апарати и радиостанции.
През февруари 1954 г. статия в списание LIFE, RCA дори сравнява тяхното изобретяване с електрическата крушка на Едисон. Но макар днес крушките да са буквално навсякъде, вероятно нямате устройство, което работи с ядрени батерии. Бетаволтаиците намират приложение в апарати за дълбокя космос и за военни цели, далеч от средния потребител. Това е така поради много фактори, но най-същественият е безопасността.
Бетаволтаиците са по-безопасни от другите ядрени енергийни системи, но някои бета-излъчващи материали все пак могат да бъдат доста опасни.
Например, прототипът на RCA от 1954 г. е бил със стронций-90, излагането на който може да причини левкемия. И въпреки че батерията им била покрита с материали за радиационна защита, все пак вероятно не е най-безопасното нещо, с което всеки да се разхожда по улиците..
Но оттогава е извървян дълъг път.
През последните години няколко изследователски екипа търсят начин да се използва безопасно енергията на бетаволтаиците. Един екип от Университета в Бристол прави един от диаманти (DIaMonDZ)!
Seeker разговаря с д-р Нийл Фокс, който разработва нов прототип от въглерод-14 - естествен радиоизотоп, срещаш се в нашата атмосфера и във всички живи същества ..
Също така е и обикновен отпадъчен материал от атомната електроцентрала.
“Така че нашето изследване наистина търси начини този материал ефективно да се рециклира", казва д-р Нийл Фокс. "А въглерод-14 е особено привлекателен, защото всъщност не е в списъка на наистина лошите радиоизотопи."
Екипът на Фокс изолира въглерод-14 и синтезира диамант от него. По този начин те създават радиоактивен диамант, който може да произведе електрически ток (!!). Разбира се, той е малко. Не е достатъчно, за да захранва телефона ви, Но е достатъчно за детекторите за дим, аварийните знаци, IoT устройствата, сензорите в реактивни двигатели или за дълбоководни кабели и дори за електронни четци. И може да захранва всички тези неща в продължение на десетилетия, без да е необходима подмяна.
Що се отнася до безопасността, Нийл Фокс казва
“Това е напълно безопасно, защото говорим за устройство, което е направено от диамант. Радиоактивната част е всъщност и диамант и цялата радиация, всичката енергия на устройството се абсорбира напълно от диамантената структура около него. "
Но може би едно от най-впечатляващите приложения на тази батерия е за медицински импланти. Днес те до голяма степен разчитат на литиево-йонни батерии, но те имат ограничения.
"Искам да кажа, че има малко момиченце, тя трябва да има някои доста натрапчиви операция на слуховия имплант на всеки 26 дни трябва да сменят батерията на това нещо… Непрекъснато получаваме имейли от хора, които имат всякакви импланти… Така че ако можете да им предоставите решение, което да бъде монтирано, за да продължи десетилетия, дори и за цял живот, това ще е ценно", казва д-р Нийл Фокс.
Днес ядрените батерии може да не са това, което учените са си представяли през 50-те години. Но ядрена диамантена батерия, която може да влезе вътре в теб? Все още звучи зле, смята Seeker.
Още по темата:
Ядрена батерия - "Подобно на ядрените реактори, ядрената батерия генерира електроенергия от радиационна енергия, но се различава от тях, тъй като не използва верижна реакция. Също известни като атомна батерия и радиоизотопен генератор, тези батерии генерират енергия в диапазона от 10 KW до 100 KW. Имат продължителност на живота от десетилетия и имат потенциал да бъдат почти 200 пъти по-ефективни от наличните понастоящем батерии ".
„Диамантената ера" на производството на електроенергия с ядрени батерии - „Том Скот, професор по материали в Центъра за анализ на интерфейса на университета и член на Института Кабот, заяви: Няма движещи се части, няма емисии и не е необходима поддръжка, просто директно генериране на електроенергия. Превръщаме дългосрочния проблем с ядрените отпадъци в ядрена батерия и дългосрочно снабдяване с чиста енергия."
25-годишна батерия . "Батериите на Widetronix са съставени от метално фолио, импрегнирано с тритиеви изотопи и тънък чип от полупроводниковия силициев карбид, който може да преобразува 30% от бета-частиците в електрически ток. Силициевият карбид е много здрав и когато е тънък, става гъвкав", казва изпълнителният директор на Widetronix Джонатан Грийн.
