هذه البطارية النووية الآمنة يمكن أن تستمر عقودًا واحدة على شحنة واحدة

يقوم الباحثون دائمًا بتطوير تقنيات بطارية أفضل ، على أمل العثور على تقنيات تدوم لفترة طويلة ولا تحتاج أبدًا إلى إعادة شحنها – وهذا الشهر ، لدينا اختراق آخر مثير.

قدم علماء كوريا الجنوبية من معهد Daegu Gyeongbuk للعلوم والتكنولوجيا مؤخرًا بطارية نموذجية تعمل وفقًا لمبدأ Betavoltaic. كما يشرح الباحثون:

“تولد البطاريات النووية الطاقة عن طريق تسخير جزيئات عالية الطاقة المنبعثة من مواد مشعة. لا تنبع من العناصر المشعة الإشعاع التي تدمر للكائنات الحية ، ويمكن حظر بعض الإشعاع بواسطة مواد معينة.

يعتمد هذا النموذج الأولي للبطارية على الكربون -14 ، وهو شكل غير مستقر ومشع من الكربون يسمى الكربون المشع. على الرغم من أن نظير الكربون هذا مشع ، إلا أنه ينتج فقط إشعاع بيتا ، والذي يمكن حمايته بسهولة لمنع الضرر.

تعد الكربون المشع بالفعل نتيجة ثانوية لمحطات الطاقة النووية ، وبالتالي فهي رخيصة ومتاحة بسهولة ، وسهلة إعادة التدوير ، وفقًا للباحثين. ونظرًا لأن الكربون المشع يتدهور ببطء شديد ، فإن البطارية التي تعمل بالكربون الشعاعي يمكن أن توفر الطاقة من الناحية النظرية لعقود أو قرون أو حتى آلاف السنين.

وفقًا للباحثين ، فإن أحدث النموذج الأولي لبطارية الكربون الشعاعي لديه كفاءة تحويل طاقة أعلى بكثير ، والتي زادت من 0.48 إلى 2.86 في المائة.

يقول البروفيسور سو إيل إن هذا النوع من البطارية النووية سيكون فقط حجم الإصبع ، ويمكن لهذه البطاريات النووية طويلة الأمد أن تتيح العديد من التطبيقات. على سبيل المثال ، فإن جهاز تنظيم ضربات القلب المدعوم من مثل هذه البطارية سوف يستمر مدى الحياة ويجعل الاستبدال الجراحي غير ضروري.

ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، تقوم هذه البطارية Betavoltaic فقط بتحويل نسبة ضئيلة من الانحلال المشع إلى طاقة كهربائية ، مما يؤدي إلى انخفاض الأداء مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية. ما زال الباحثون بحاجة إلى القيام بمزيد من أعمال التطوير في هذا المجال.

بطارية Betavolt النووية المصغرة

قدمت الشركة الصينية Betavolt New Energy Technology Co. ، Ltd. ومقرها في بكين ، سابقًا بطارية نووية ماسية في بداية عام 2024 ، وهي أصغر قليلاً من عملة معدنية ويتضح أنها قادرة على توفير الكهرباء لمدة 50 عامًا دون الحاجة إلى إعادة شحنها بين ما بين الصيانة.

وقالت الشركة إن بطاريتها كانت في المرحلة التجريبية وتستعد ليتم إطلاقها في السوق في الإنتاج الضخم. ادعى Betavolt أن بطاريات الطاقة الذرية يمكن أن تلبي احتياجات إمدادات الطاقة طويلة العمر في سيناريوهات مختلفة ، مثل الفضاء ، وأجهزة الذكاء الاصطناعي ، والأجهزة الطبية ، وأنظمة MEMS ، وأجهزة الاستشعار المتقدمة ، والطائرات بدون طيار ، والروبوتات الصغيرة.

وفقًا للشركة المصنعة ، تجمع بطارية الطاقة الذرية المصغرة بين تقنية تحلل النظائر النووية النيكل-63 وأول وحدة أشباه الموصلات في الجيل الرابع). في هذا المجال ، وفي تطوير بطاريات الطاقة الذرية المصغرة ، تتقدم الصين “على المؤسسات والشركات العلمية الأوروبية والأمريكية” ، وفقًا للمطالبة. يصف Betavolt بنية بطاريتها النووية الصغيرة على النحو التالي:

“طور فريق Betavolt من العلماء أشباه موصلات فريدة من نوعها من الكريستال أحادية الكريستال بسماكة 10 ميكرومتر فقط من خلال وضع فيلم 2-micrometre-shick nickel-63 بين محولات شبه ماسية. سلسلة وموازاة ، مما يسمح بتصنيع منتجات البطارية بأحجام وقدرات مختلفة. “

لا تزال Betavolt بحاجة إلى زيادة أداء بطاريتها النووية الصغيرة لتزويد الهاتف المحمول بمصدر طاقة دائم. بطارية Betavolt الأولى الجاهزة للاستخدام هي 15 مم × 15 مم × 5 مم BV100 ، مع إخراج 100 ميكرووات وجهد 3 فولت. سيتم اتباع ذلك في عام 2025 بواسطة بطارية نووية صغيرة مع إخراج 1 واط. يمكن توصيل البطاريات في السلسلة وبالتوالي.

المزيد عن البطاريات النووية

كانت البطاريات النووية ، والمعروفة أيضًا باسم بطاريات النويدات المشعة ، موجودة لفترة طويلة ولا توجد أي اختراع صيني بأي حال من الأحوال. في عام 2019 ، أبلغ الباحثون الروسيون عن اختراق في أدوات التصوير المصغرة النووية مع عمر خدمة مدته 50 عامًا. تم استخدام البطاريات النووية الصغيرة في السفر إلى الفضاء منذ الستينيات ، وكان هناك حتى أجهزة تنظيم ضربات القلب التي تعمل بالطاقة النووية في السبعينيات.

تحصل هذه البطاريات النووية على طاقتها من التحلل الإشعاعي لـ Ni-63 ، ولكن على عكس مولدات النويدات المشعة التقليدية ، لا يتم الحصول على الطاقة من الحرارة المتولدة أثناء الانحلال المشع. بدلاً من ذلك ، يتم تحويل إشعاع بيتا لـ Ni-63 مباشرة إلى طاقة كهربائية مع أشباه الموصلات الماسية. على مر السنين والعقود ، فإن كمية الطاقة المنبعثة تنخفض. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن توفر هذه البطارية القليل من الطاقة نسبيًا.

نظرًا لاستخدام المواد المشعة ، فإن استخدام طريقة توليد الطاقة هذه في الأجهزة اليومية – مثل الهواتف المحمولة – من غير المرجح على المدى الطويل. من المهم أيضًا ملاحظة أن هذه الطريقة لا تؤدي إلى رد فعل خطير ، كما هو الحال مع مفاعل نووي.