Η πρώτη «πυρηνική μπαταρία» στον κόσμο, η οποία χρησιμοποιεί ένα ραδιενεργό ισότοπο ενσωματωμένο σε ένα διαμάντι θα μπορούσε να τροφοδοτεί μικρές συσκευές για χιλιάδες χρόνια, λένε οι επιστήμονες.
Η «πυρηνική μπαταρία» χρησιμοποιεί την αντίδραση ενός διαμαντιού που βρίσκεται κοντά σε μια ραδιενεργή πηγή για να παράγει… αυθόρμητα ηλεκτρική ενέργεια, εξήγησαν επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ στο Ηνωμένο Βασίλειο σε δήλωση της 4ης Δεκεμβρίου.
Δεν απαιτείται κίνηση, ούτε γραμμική ούτε περιστροφική. Αυτό σημαίνει ότι δεν απαιτείται ενέργεια για να μετακινηθεί ένας μαγνήτης μέσα σε πηνίο ή για να περιστραφεί ένας οπλισμός μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, όπως απαιτείται στις συμβατικές πηγές ενέργειας.
Η μπαταρία διαμαντιών συλλέγει ταχέως κινούμενα ηλεκτρόνια που διεγείρονται από την ακτινοβολία, παρόμοια με το πώς η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιεί φωτοβολταϊκά κύτταρα για να μετατρέψει τα φωτόνια σε ηλεκτρική ενέργεια, είπαν οι επιστήμονες.
Ο ρόλος του άνθρακα-14
Επιστήμονες από το ίδιο πανεπιστήμιο παρουσίασαν για πρώτη φορά μια πρωτότυπη μπαταρία διαμαντιού -η οποία χρησιμοποιούσε το νικέλιο-63 ως ραδιενεργή πηγή- το 2017. Στο νέο της project, η ομάδα ανέπτυξε μια μπαταρία από ραδιενεργά ισότοπα άνθρακα-14 ενσωματωμένα σε κατασκευασμένα διαμάντια.
Οι ερευνητές επέλεξαν τον άνθρακα-14 ως υλικό πηγής επειδή εκπέμπει ακτινοβολία μικρής εμβέλειας, η οποία απορροφάται γρήγορα από οποιοδήποτε στερεό υλικό – που σημαίνει ότι δεν υπάρχουν ανησυχίες για βλάβη από την ακτινοβολία. Αν και ο άνθρακας-14 θα ήταν επικίνδυνος να τον καταπιεί ή να τον αγγίξει με γυμνά χέρια κάποιος, το διαμάντι που τον συγκρατεί εμποδίζει τη διαφυγή ακτινοβολίας μικρής εμβέλειας.
«Το διαμάντι είναι η πιο σκληρή ουσία που γνωρίζει ο άνθρωπος. Δεν υπάρχει κάτι άλλο που θα μπορούσε να προσφέρει περισσότερη προστασία», είπε στη δήλωση ο Νιλ Φοξ , καθηγητής υλικών για ενέργεια στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ.
Ο άνθρακας-14 εμφανίζεται φυσικά, αλλά παράγεται σε άφθονες ποσότητες σε μπλοκ γραφίτη που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Οι ερευνητές βρήκαν ότι ο ισότυπος συγκεντρώθηκε στην επιφάνεια αυτών των μπλοκ.
Η διαφορά με τις κοινές μπαταρίες
Μια μπαταρία πυρηνικού διαμαντιού που περιέχει 0,04 ουγγιές (1 γραμμάριο) άνθρακα-14 θα μπορούσε να αποδίδει 15 τζάουλ ηλεκτρικής ενέργειας την ημέρα. Για σύγκριση, μια τυπική αλκαλική μπαταρία ΑΑ, η οποία ζυγίζει περίπου 0,7 ουγγιές (20 γραμμάρια), έχει βαθμολογία αποθήκευσης ενέργειας 700 τζάουλ ανά γραμμάριο. Παρέχει περισσότερη ισχύ από ό,τι η μπαταρία πυρηνικών διαμαντιών βραχυπρόθεσμα, αλλά θα εξαντληθεί εντός 24 ωρών.
Αντίθετα, ο χρόνος ημιζωής του άνθρακα-14 είναι 5.730 χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι η μπαταρία θα χρειαζόταν τόσο πολύ για να εξαντληθεί στο 50% της ισχύος. Αυτή είναι κοντά στην εποχή του αρχαιότερου πολιτισμού του κόσμου.
Ως άλλο σημείο σύγκρισης, ένα διαστημικό σκάφος που τροφοδοτείται από μια μπαταρία διαμαντιών άνθρακα-14 θα έφτανε στον Άλφα Κενταύρου – τον πλησιέστερο αστρικό γείτονά μας, που απέχει περίπου 4,4 έτη φωτός από τη Γη – πολύ πριν εξαντληθεί σημαντικά η ισχύς του.
Η μπαταρία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων ηλεκτρονικών, ιατρικών συσκευών και διαστημικών ταξιδιών, είπαν οι επιστήμονες. Οι ειδικές χρήσεις περιλαμβάνουν μηχανήματα ακτίνων Χ και ιατρικές συσκευές που πρέπει να λειτουργούν για μεγάλο χρονικό διάστημα αλλά απαιτούν χαμηλή ισχύ, όπως βηματοδότες και μηχανήματα που λειτουργούν σε δύσκολα και επικίνδυνα περιβάλλοντα, όπως μηχανήματα πετρελαίου και αερίου στον βυθό της θάλασσας. Η μπαταρία θα μπορούσε επίσης να γίνει αρκετά μικρή ώστε να τροφοδοτεί ετικέτες ραδιοσυχνοτήτων για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση συσκευών και ωφέλιμων φορτίων στη Γη ή στο διάστημα.
Η μπαταρία, η οποία κατασκευάστηκε σε μια εξέδρα εναπόθεσης πλάσματος κοντά στο Abingdon, στο Oxfordshire, στο Ηνωμένο Βασίλειο από μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ και την Αρχή Ατομικής Ενέργειας του Ηνωμένου Βασιλείου (UKAEA), δεν έχει κινούμενα μέρη και επομένως δεν χρειάζεται συντήρηση, ούτε έχουν εκπομπές άνθρακα.
Με πληροφορίες από LiveScience, Ruari McCallion
