Алмазные аккумуляторные батареи из ядерных отходов

Алмазные батареи из ядерных отходов — смогут ли они заменить литий-ионные аккумуляторы

13.11.23 | Рубрика: Технологии. Просмотры: 128

В настоящее время сразу две компании, Arkenlight и NDB, работают над технологией, позволяющей производить алмазы из ядерных отходов и впоследствии их использовать для создания батарей.

Впервые об этих технологиях стало известно еще в 2016 году, когда ученые из Бристольского университета заявили, что создали прототип батареи, превратив ядерные отходы в алмаз. Теоретически она могла бы решить сразу две проблемы — утилизации ядерного топлива и создания более совершенных батарей, чем все, что имеются в настоящее время. На практике же за последние семь лет батареи из ядерных отходов так и не появились. В результате возникает вопрос — насколько данная технология вообще перспективна?

Проблема ядерных отходов

Атомные электростанции производят множество ядерных отходов, которые содержат радиоактивные изотопы. Ученые уже длительное время ломают голову, чтобы решить вопрос их утилизации. Безопасное длительное хранение не решает проблему, так как период полураспада некоторых изотопов очень большой. Например, у изотопа углерод-14 период полураспада составляет 5700 лет.

Это значит, что даже после того, как стронций-90 и цезий-137 исчезнут, проблему с углеродом-14 придется как-то решать. Если же компании Arkenlight и NDB смогут создавать из ядерных отходов батареи, проблема будет решена сама по себе.

Технология создания батарей из отработанного ядерного топлива

Ученые Бристольского университета в 2016 году показали, что радиоактивный углерод можно нагреть и тем самым его превратить в газ. Впоследствии он конденсируется в алмазы. Но каким образом их можно использовать в батареях? Как сообщают ученые, при распаде изотопа углерода-14 до азота-14 высвобождаются электроны в виде бета-излучения.

Если алмазы состоят не из чистого углерода, как природные, а легированы особым образом, у них происходит высвобождение электронов. Проще говоря, они могут создавать ток, который можно направить в провода. Этого источника питания хватит на тысячи лет. То есть алмазные батареи никогда не нужно будет заряжать.

Чтобы радиоактивный материал не представлял опасности, ученые создали надежную изоляцию. Для этого они поместили алмаз из углерода-14 внутрь алмаза из стабильного (не радиоактивного) углерода-12. Благодаря такой изоляции, батарея не представляет никакой опасности человеку и электронному оборудованию.

Для каких целей можно использовать алмазные батареи

К минусам алмазных батарей относится то, что они производят сравнительно небольшое количество энергии, так как распад углерода-14 происходит очень медленно. Поэтому изначально предполагалось, что их использование будет целесообразным в ситуациях, когда крайне важна продолжительность работы источника питания, но не мощность.

Например, это могут быть космические зонды, исследующие внешнюю часть Солнечной системы. Также использование таких батарей целесообразно в аппаратах, в которых заменить аккумулятор очень проблематично. К таким относится различное мониторинговое оборудование, которое находится в вулканах и под водой. Все эти приборы, как и космические зонды, требуют небольшого количества энергии.

Однако компания NDB сейчас утверждает, что существенно совершенствовала технологию. В частности, инженерам удалось усовершенствовать изоляцию радиоактивных изотопов, а также систему отводы тепла. Кроме того, для выработки энергии теперь в батареях используется несколько радиоизотопов, а не только углерод-14, который медленно высвобождает электроны.

На сайте компании NDB изображен автомобиль, что намекает на возможность использования батарей в автомобилях вместо литий-ионных аккумуляторов. А генеральный директор компании говорит о возможности внедрения батарей даже в смартфоны. Однако у многих экспертов возникают сомнения относительно подобных заявления.

Почему алмазные батареи не смогут заменить литий-ионные

Если в батареях используется изотоп углерод-14 с длительным периодом полураспада, мощность батареи, как уже было сказано выше, будет очень низкой. Поэтому вероятность питания смартфона очень мала, а про автомобили и говорить не приходится, даже если сделать батарею очень большой.

Необходимую мощность могут обеспечить изотопы с более коротким периодом полураспада, но в этом случае батарея довольно быстро разрядится. Перезарядить же ее будет крайне не просто. Кроме того, чтобы батарею можно было использовать в смартфонах и автомобилях, она должна быть доступной. Ведь покупать смартфон по цене самолета, даже если его не нужно будет заряжать, вряд ли кто-то захочет.

Конечно, можно допустить, что NBD создали технологию, которая позволит сделать дешевую батарею, причем мощной и “долгоиграющей”. Однако компания ничего о ней не говорит. Причем, вопрос был поднят еще два года назад, но по сей день остается без ответа со стороны NBD. Поэтому надежды на то, что алмазные батареи смогут заменить литий-ионные аккумуляторы крайне мало.

Источник: hi-news.ru

________________________________________________________________________________

BATTERY-INDUSTRY.RU ВКонтакте
BATTERY-INDUSTRY.RU в Telegram