یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که پسماندهای هسته‌ای می‌توانند به منبعی برای تأمین انرژی باتری‌ها در دنیای میکروالکترونیک تبدیل شوند.
به گزارش تکناک، پژوهشگران در ایالات متحده از اشعه گامای محیطی که از پسماندهای هسته‌ای منتشر میشود، برای تولید انرژی کافی جهت راه‌اندازی میکروچیپ‌ها استفاده کردند. این فناوری در حال حاضر محدود به حسگرهای کوچک است، اما تیم تحقیقاتی اعتقاد دارد که می‌توان آن را در مقیاس بزرگ‌تری توسعه داد.
فهرست مطالب
تبدیل زباله به گنج
ریموند کائو، مهندس هسته‌ای از دانشگاه ایالتی اوهایو گفت: «ما در حال بهره‌برداری از محصولی هستیم که به عنوان زباله در نظر گرفته میشود و از این طریق سعی داریم آن را به گنج تبدیل کنیم.»
انرژی هسته‌ای حدود ۱۰ درصد از نیازهای انرژی جهان را تأمین می‌کند و جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی است. اگر دانشمندان بتوانند از پسماندهای هسته‌ای بهره‌برداری مؤثر کنند، این منبع انرژی ممکن است جذاب‌تر شود.
فرایند دو مرحله‌ای تولید انرژی از پسماندهای هسته‌ای
در این پژوهش، انرژی از طریق یک فرایند دو مرحله‌ای تولید شد:
- کریستال‌های اسینتیلاتور (scintillator) اشعه رادیواکتیو را به نور تبدیل کردند.
- سلول‌های خورشیدی این نور را به برق تبدیل کردند.
نمونه اولیه این باتری حدود ۴ سانتی‌متر مکعب حجم داشت و در آزمایش با دو منبع رادیواکتیو سزیم-۱۳۷ و کبالت-۶۰ که هر دو از پسماندهای رایج شکافت هسته‌ای هستند، توانست به ترتیب ۲۸۸ نانوات و ۱.۵ میکرووات انرژی تولید کند.
ابراهیم اکسوز، مهندس هوافضا از دانشگاه ایالتی اوهایو عنوان کرد: «این نتایج در زمینه توان خروجی، پیشرفتی قابل توجه هستند. این فرایند دو مرحله‌ای هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارند، اما قدم بعدی، تولید توان بالاتر با طراحی‌های بزرگ‌تر خواهد بود.»
کاربردهای بالقوه
این باتری‌ها در نزدیکی مراکز تولید پسماند هسته‌ای استفاده خواهند شد و پتانسیل زیادی برای استفاده در حسگرها و دستگاه‌های نظارتی کم‌مصرف دارند، که به نگهداری کمی نیازمند هستند. به گفته محققان، خود باتری برای لمس ایمن می‌باشد و آلودگی به محیط اطراف وارد نمی‌کند، هرچند هنوز سؤالاتی درباره مدت زمان ماندگاری این منبع انرژی وجود دارد.
چالش‌های پسماندهای هسته‌ای و تحقیقات آینده
تیم پژوهشی تأکید کرده است که مقاومت در برابر تشعشعات هم برای کریستال اسینتیلاتور و هم سلول‌های فتوولتائیک، بسیار مهم است و باید به عنوان یکی از اولویت‌های تحقیقات آینده در نظر گرفته شود.
همچنین این فناوری می‌تواند در مکان‌هایی که پرتو گاما وجود دارد، مانند فضا، کاربرد داشته باشد. هرچند ارتقای قابل توجهی برای استفاده عملی لازم است، اما پژوهشگران اطمینان دارند که اصل اولیه آن به‌درستی کار می‌کند.
یافته‌های کلیدی
تیم تحقیقاتی در طول این مطالعه، کشف‌های مهمی درباره چگونگی تأثیر چیدمان کریستال‌ها و سلول‌های خورشیدی بر میزان تبدیل انرژی و توان خروجی نیز انجام داد.
چشم‌انداز آینده استفاده از پسماندهای هسته‌ای
اکسوز در پایان اعلام کرد: «مفهوم باتری هسته‌ای بسیار امیدوارکننده است. هنوز جای زیادی برای بهبود وجود دارد، اما من باور دارم که در آینده این روش نقش مهمی در صنعت انرژی و حسگرها ایفا خواهد کرد.»
این مطالعه نه تنها راه‌حلی نوآورانه برای مدیریت پسماندهای هسته‌ای ارائه می‌دهد، بلکه گامی مهم در جهت توسعه فناوری‌های پایدار و کم‌مصرف برای آینده است.
