على عكس الوقود الأحفوري المحترق ، تطلق محطات الطاقة النووية عددًا قليلًا جدًا من غازات الدفيئة. إنها أكثر أمانًا من أي وقت مضى ، وتولد حاليًا حوالي خمس الكهرباء في الولايات المتحدة. ومع ذلك ، تنتج محطات الطاقة النووية نفايات خطرة ، ولا يزال العلماء يبحثون عن طرق فعالة لإدارة هذا المنتج الثانوي الخطير. ماذا لو استطعنا أن نفعل أكثر من مجرد تخزينه – ماذا لو استطعنا استخدامه لإنشاء أكثر طاقة؟
مستوحاة من هذه الفكرة ، طور الباحثون في أوهايو بطارية صغيرة تعمل بالنفايات النووية. لقد كشفوا بلورات التلألؤ – وهي مادة تنبعث من الضوء عندما تمتص الإشعاع – إلى إشعاع جاما ، والتي تنتجها النفايات النووية. ثم يعمل ضوء البلورات على بطارية شمسية. الدراسة ، نشرت في 29 يناير في المجلة المواد البصرية: x، يوضح أن مستويات الخلفية من إشعاع جاما يمكن أن تعمل على تشغيل الإلكترونيات الصغيرة ، مثل الرقائق الدقيقة.
وقال المؤلف الرئيسي ريموند تساو في بيان جامعة ولاية أوهايو: “إننا نحصد شيئًا يعتبر مضيعة وطبيعية ، ونحاول تحويله إلى كنز”. وهو مدير مختبر المفاعل النووي في ولاية أوهايو.
اختبر الفريق النموذج الأولي للبطارية مع سيزيوم -137 و COBALT-60 ، المنتجات الثانوية المشعة المشتركة للمفاعلات النووية. باستخدام Cesium-137 ، أنتجت البطارية 288 nanowatts من الطاقة ، بينما أنشأت Cobalt-60 1.5 ميكرووات-على سبيل المثال لتشغيل مستشعر صغير.
على الرغم من أن هذا قد يبدو وكأنه انتصار صغير – لمبة LED القياسية 10W تتطلب 10 ملايين ميكرووات – يجادل كاو وزملاؤه بأن نهجهم يمكن أن يتم توسيع نطاقه إلى تكنولوجيا الطاقة على نطاق وات (على عكس الميكروبات) أو حتى أعلى. يمكن استخدام هذه البطاريات في البيئات التي يتم فيها إنتاج النفايات النووية ، مثل تجمعات تخزين النفايات النووية. لديهم القدرة على أن تكون طويلة الأمد وتتطلب القليل من الصيانة الروتينية.
وقال إبراهيم أوكسوز ، المؤلف المشارك للدراسة ومهندس ميكانيكي والفضاء في ولاية أوهايو: “مفهوم البطارية النووية واعدة للغاية”. “لا يزال هناك الكثير من المجال للتحسين ، لكنني أؤمن بالمستقبل ، سيؤدي هذا النهج إلى نحت مساحة مهمة لنفسها في كل من صناعة الطاقة وأجهزة الاستشعار.”
لاحظ الباحثون أيضًا أن هيكل بلورات التلألؤ قد يؤثر على ناتج طاقة البطارية ، مما ينظر إلى أن البلورات الكبيرة تمتص المزيد من الإشعاع وتنبعث منها المزيد من الضوء. يمكن أن تمتص البطارية الشمسية ذات مساحة سطح أكبر أيضًا المزيد من الضوء ، وبالتالي تنتج المزيد من الطاقة.
“لا تزال هذه العملية المكونة من خطوتين في مراحلها الأولية ، لكن الخطوة التالية تتضمن توليد واط أكبر مع بنيات التوسع” ، أوضح أوكسوز.
حاليًا ، سيكون توسيع نطاق هذه التكنولوجيا مكلفًا ، والمزيد من الأبحاث ضروري لتحسين النتائج. ومع ذلك ، تثبت الدراسة أنه مع وجود براعة كافية ، يمكن أن تكون نفايات شخص ما حقًا كنزًا لشخص آخر – أو في هذه الحالة ، مصدر للطاقة.