Ohion yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt pariston, joka muuttaa ydinenergian sähköksi valosäteilyn avulla.
Sisällysluettelo
Ydinjätettä voidaan käyttää sähköenergian tuotantoon.
Ryhmä tutkijoita Ohion osavaltion yliopistosta on ottanut valtavan askeleen eteenpäin kehittämällä akun, joka pystyy muuttamaan ydinenergiaa sähköksi valon säteilyn avulla. Tämä hämmästyttävä läpimurto, joka saattaa tuntua kuin jotain scifi-elokuvasta, lupaa avata lukuisia mahdollisuuksia innovatiivisille aloille, kuten sähköautoille ja hybridiautoille, sillä se ennakoi tulevaisuutta, jossa jopa ydinjätteestä voi tulla arvokas energialähde.
Kehitetty teknologia perustuu scintillation-kiteiden käyttöön – tiheisiin materiaaleihin, jotka säteilevät valoa absorboimalla säteilyä, yhdistettynä aurinkokennoihin. Tällä tavalla ympäristöstä tuleva gammasäteily otetaan talteen ja muunnetaan sähköiseksi signaaliksi, joka voi syöttää mikroelektronisia laitteita, kuten mikrosiruja.Tällä hetkellä tätä energiaa voidaan käyttää mikrosirujen virranlähteenä.
Ydinenergia: jätteestä aarteeksi
Yhdysvaltojen ydinvoimalat tuottavat lähes 20 % maan sähköstä päästämättä ilmakehään käytännössä lainkaan kasvihuonekaasuja. Päästöihin liittyvistä eduista huolimatta suurin ongelma on kuitenkin radioaktiivisen jätteen syntyminen, joka on merkittävä uhka terveydelle ja ympäristölle.
Ohion osavaltion yliopiston tiimi on löytänyt ainutlaatuisen tavan hyödyntää tätä jätettä. Kuten professori Raymond Kao , tutkimuksen pääkirjoittaja ja Ohion osavaltion yliopiston ydinreaktorilaboratorion johtaja, sanoi: ”Keräämme sitä, mitä pidetään jätteenä, ja luonteemme mukaisesti yritämme muuttaa sen aarteeksi.”
Kehitetty prototyyppi, joka vie tilaa vain 4 kuutiometriä, testattiin käyttämällä kahta merkittävintä käytetyn ydinpolttoaineen hajoamistuotetta: cesium-137 ja koboltti-60.
Kokeellisissa olosuhteissa Ohion ydinreaktorilaboratoriossa (NRL) akku osoitti hämmästyttäviä ominaisuuksia. Cesium-137:llä laite tuotti 288 nanowattia ja paljon voimakkaammalla isotoopilla, koboltti-60:llä, 1,5 mikrowattia.
Vaikka nämä energiamäärät ovat mitättömiä verrattuna kilowatteihin, joita tarvitaan kotitalouskäyttöön tai suuriin elektronisiin laitteisiin, esittely on ratkaisevan tärkeä. Tulokset osoittavat, että sopivan virtalähteen avulla tätä teknologiaa voidaan skaalata tiettyihin sovelluksiin, jotka toimivat watin tai jopa suuremmilla tehoilla.
Ydinjätteiden käytöstä huolimatta kehitetty akku on turvallinen.
Turvallinen ja hallittu kehitys
On tärkeää korostaa, että huolimatta siitä, että akku käyttää gammasäteilyä, joka on noin 100 kertaa läpäisevämpää kuin röntgensäteily tai tietokonetomografia, akku itsessään ei sisällä radioaktiivisia materiaaleja.
Tämä tarkoittaa, että vastoin yleistä käsitystä laitteeseen koskeminen on täysin turvallista. Lisäksi sen potentiaaliset sovellusalueet keskittyvät valvottuihin ympäristöihin, kuten ydinjätteiden varastoihin tai avaruuden ja syvänmeren tutkimuksessa käytettäviin ydinjärjestelmiin.
Siten kyseessä ei ole yleiseen käyttöön tarkoitettu teknologia, vaan pikemminkin erikoistunut ratkaisu, joka muuttaa ympäristöongelman potentiaaliseksi energialähteeksi.
Vaikka nykyinen laite on tarkoitettu mikroelektroniikkasovelluksiin, ajatus ”käytetyn” tai hyödyntämättömän energian hyödyntämisestä avaa jännittäviä mahdollisuuksia muille aloille, kuten sähköajoneuvoille. Mahdollisuus integroida teknologioita, jotka muuttavat ydinjätteet hyödylliseksi energiaksi, voi lähitulevaisuudessa inspiroida innovaatioita, jotka parantavat liikennevälineiden tehokkuutta ja itsenäisyyttä.
Tutkijat ovat myös havainneet, että scintillatorikiteiden muoto ja koko vaikuttavat suoraan laitteen kykyyn absorboida säteilyä ja muuntaa se valoksi, mikä lisää sähkötehoa. Suurempi kiteiden tilavuus mahdollistaa enemmän energian talteenoton, ja suurempi pinta-ala auttaa aurinkokennoja tuottamaan enemmän sähköenergiaa.
Tämä havainto korostaa, kuinka tärkeää on optimoida jokainen prototyypin komponentti sen suorituskyvyn maksimoimiseksi, mikä voi johtaa entistä tehokkaampien akkujen kehittämiseen tulevaisuudessa.
