علماء يكشفون عن بطارية مبتكرة تعمل بالطاقة النووية من النفايات: اكتشاف ثوري!
تأتي الطاقة النووية مع انبعاثات غازات دفيئة تكاد تكون صفرية، لكنها تواجه مشكلات خاصة بها تتمثل في النفايات المشعة. تقترح دراسة جديدة طريقة لإعادة استخدام هذه النفايات: تشغيل البطاريات للإلكترونيات الدقيقة.
استخدم الباحثون في الولايات المتحدة الإشعاع الجاما المحيط الناتج عن النفايات النووية لتوليد طاقة كافية لتشغيل الشرائح الدقيقة. هذا النوع من الطاقة محدود حاليًا على أجهزة الاستشعار الصغيرة، لكن الفريق يعتقد أنه يمكن توسيعه.
يقول المهندس النووي ريموند كاو من جامعة ولاية أوهايو: “نحن نحصد شيئًا يعتبر نفاية، وبطبيعتنا نحاول تحويله إلى كنز”.
حوالي 10% من احتياجات العالم للطاقة يتم تلبيتها حاليًا بواسطة الطاقة النووية، وهي بديل للوقود الأحفوري الذي اعتمدنا عليه تقليديًا. إذا تمكن العلماء من الاستفادة من نفاياتها، فقد تصبح خيارًا أكثر جاذبية.
تعمل البطاريات النووية – الأجهزة التي تحول التحلل الإشعاعي إلى كهرباء – منذ عقود، لكن التكنولوجيا لم تُصبح قابلة للتطبيق عملياً بعد.
تم توليد الطاقة هنا عبر مرحلتين: أولاً، حولت بلورات الوميض الإشعاع إلى ضوء، ثم حولت الخلايا الشمسية هذا الضوء إلى كهرباء. كانت بطارية النموذج الأولي بحجم حوالي 4 سنتيمترات مكعبة (0.24 بوصة مكعبة).
عند اختبارها مع مصدرين إشعاعيين هما السيزيوم-137 والكوبالت-60 – وهما منتجان شائعان للنفايات الناتجة عن الانشطار النووي – أنتجت البطارية 288 نانووات و1.5 ميكرووات على التوالي.
يقول إبراهيم أوكسوز، مهندس الطيران من جامعة ولاية أوهايو: “هذه نتائج رائدة فيما يتعلق بإنتاج الطاقة”. ويضيف: “هذه العملية ذات الخطوتين لا تزال في مراحلها الأولية، ولكن الخطوة التالية تتضمن توليد واط أكبر باستخدام هياكل موسعة”.
ستستخدم هذه البطاريات بالقرب من المنشآت التي تنتج النفايات النووية وليس للجمهور العام؛ ولكن هناك إمكانية هنا لأجهزة استشعار ومراقبة تتطلب صيانة قليلة جدًا.
تشير الأبحاث إلى أن البطارية نفسها ستكون آمنة للمس ولن تلوث محيطها؛ ومع ذلك لا تزال هناك أسئلة قائمة حول مدى طول عمر مصدر الطاقة بمجرد تركيبه.
كتب الفريق: “متطلبات صلابة الإشعاع لكلٍّ من بلورات الوميض والخلايا الكهروضوئية مهمة ويجب أن تكون محور تركيز رئيسي للباحثين الذين يعملون على هذا الموضوع”.
من الممكن أن تُستخدم التكنولوجيا في أماكن أخرى حيث يوجد إشعاع جاما مثل الفضاء الخارجي. ستحتاج هذه النموذج الأولي إلى ترقيات كبيرة؛ لكن الباحثين واثقون بأن الفكرة الأساسية تعمل.
خلال الدراسة أيضًا اكتشف الفريق اكتشافات مهمة حول كيفية تأثير تكوين البلورات والخلايا الشمسية على معدلات التحويل والإنتاج – والتي يمكن أخذها بعين الاعتبار في الأبحاث المستقبلية.
يقول أوكسوز: “مفهوم البطارية النووية واعد جدًا”. ويضيف: ”لا يزال هناك الكثير لتحسينه؛ لكنني أؤمن أنه في المستقبل سي carve this approach an important space for itself in both the energy production and sensors industry.”
تم نشر البحث في مجلة Optical Materials: X.
