Утилизация радиоактивных отходов, а так же графитовых блоков, давно волнует ученых. Графитовые блоки, которые используются для контроля над температурным режимом и ядерной реакцией в ядерных реакторах, под воздействием чрезвычайно радиоактивными урановых стержней, от времени тоже становятся радиоактивными. И приходит такое время, когда такие блоки тоже нужно утилизировать.
Занявшись решением этой проблемы, ученые из Бристольского университета пришли к неожиданному решению, которое не только решает проблему, но и позволяет использовать графитовые блоки для получения электричества. Их метод основан на том, что при нагреве графита радиоактивный углерод переходит в газообразное состояние, и его можно использовать для получения искусственных алмазов.
Да, ведь алмазы это еще одна форма того же углерода. Причем полученные из углерода-14 алмазы будут обладать такой особенностью как генерация электротока (небольшого напряжения, но все таки): происходит это от первичной радиоактивности «графенового» газа из радиоактивных блоков.
Таким образом, в результате переработки вместо отходов в виде зараженных блоков, ученые получили своеобразную алмазную батарейку, обладающую небольшой силой тока, зато работающей столько, сколько будет происходить полураспад углерода-14, а это 5730 лет! За это время такая батарейка потеряет половину своего заряда. Без ремонта, без подзарядки батарея прослужит тысячи лет, заманчиво же!
Такие «батареи» называются бета-вольтаическими. В них возникают пары электрон-дырка от взаимодействия с электронами, выброшенными ядрами при бета-распаде. Такие пары конвертируются в электрический ток напрямую.
Фактическое количество углерода-14 в каждой батарее еще не определено, но одна батарея, содержащая 1 г углерода-14, будет производить 15 Джоулей в день. Это меньше, чем батарея АА: стандартные щелочные батарея весит около 20 г и имеет запас энергии 700 Дж / г. Если она будет работать непрерывно, ее заряд закончится через 24 часа.
Конечно остается вопрос радиационного излучения, которое никуда не денется. Но и тут современные технологии уже позволяют решить задачу - «радиационный алмаз» покроют слоем обыкновенного, что сведет уровень фона радиации до уровня, примерно, банана. А еще этот слой позволить уменьшить потери алмазной батарейки, делая ее КПД стремящимся к 100%.
Конечно, в ноутбуках и смартфонах такие батареи не будут использоваться: при всей заманчивости технологии реализация весьма дорогостоящая. А вот там, где нужен долгий срок работы и нет возможности замены — в космосе, различных датчиках в труднодоступных местах Земли и иных планет, или даже в имплантатах — там-то такие батареи найдут свое место.
Видео с Youtube-канала University of Bristol
Ну а возможность получать их, перерабатывая радиационный мусор, должна способствовать развитию технологий в этом направлении.
Если вам понравился материал, пожалуйста, ставьте лайки и подписывайтесь на канал. Это не сложно и бесплатно, но очень важно для развития "НМ".