მეცნიერებმა ბირთვული ნარჩენებისგან ალმასის სუპერ-ეფექტიანი ბატარეები შექმნეს

მეცნიერებმა განსაზღვრეს თუ როგორ უნდა იქნეს გამოყენებული ბირთვული ნარჩენები ენეგრიის წყაროდ, კონკრეტულად, როგორ უნდა გარდაიქმნას რადიოაქტიური გაზი ხელოვნურ ალმასებად, რომელთა გამოყენებაც ბატარეებად იქნება შესაძლებელი.

ამ ბრილიანტებმა, რომელთაც საკუთარი ელექტროდენის გამომუშავება შეუძლიათ, მათი შემადგენელი დიდ ხნის ნახევრადდაშლის პერიოდის მქონე რადიოაქტიური ნივთიერებების წყალობით, შესაძლებელია წარმოქმნას კვების წყარო, რომელიც ათასობით წლის მანძილზე იმუშავებს.

„პროცესში საჭირო არაა მოძრავი ნაწილების ჩართვა, არც გამოსხივება გამოიყოფა, არ მოითხოვს არც შენარჩუნებას, უბრალოდ იწარმოება პირდაპირი ელექტროენერგია“, — ამბობს ბრისტოლის უნივერსიტეტის გეოქიმიკოსი ტომ სკოტი.

„ალმასებს შიგნით რადიოაქტიური ნივთიერებების ჰერმეტიზაციით, ბირთვული ნარჩენების ყბადაღებულ პრობლემას ჩვენ გადაწყვეტა მოვუძებნეთ ატომურ ბატარეებში და შესაბამისად, სუფთა ენერგიის გრძელვადიან მომარაგებაში“.

სკოტმა და მისმა ჯგუფმა ალმასის ბატარეის პროტოტიპი წარმოადგინა, რომელიც რადიაციის წყაროდ ნიკელის არასტაბილურ იზოტოპს (ნიკელ-63) იყენებს.

ნიკელ-63-ის ნახევრადდაშლის პერიოდი დაახლოებით 100 წელია, რაც იმას ნიშნავს, რომ მკვლევართა მიერ შექმნილი პროტოტიპული მოწყობილობა 100 წლის მანძილზე საკუთარი „მუხტების“ მხოლოდ 50%-ს დახარჯავს.

თუმცა, მკვლევართა თქმით, ისინი ენერგიის უკეთეს წყაროზე აპირებენ მუშაობას — ბრიტანეთის მასიური ბირთვული ნარჩენების მარაგზე. 

მაგნოქსის ტიპის ბირთვული რეაქტორების პირველი თაობა გაერთიანებულ სამეფოში 1950-1970-იან წლებში მუშაობდა და ბირთვული რეაქციების დასახმარებლად გრაფიტის ბლოკებს იყენებდა.

ამ პროცესის დროს, რადიოაქტიური გახდა თავად გრაფიტის ბლოკები — წარმოიქმნა ნახშირბადის არამდგრადი იზოტოპი ნახშირბად-14.

ბირთვული ენერგიის ათწლეულების მანძილზე წარმოების შემდეგ, მანგოქსის ბოლო რეაქტორები ხმარებიდან 2015 წელს ამოიღეს, თუმცა დარჩა აურაცხელი ნარჩენი პროდუქტი, მათ შორის 95 000 ტონა გრაფიტის ბლოკი, რასაც უსაფრთხოდ შენახვა და მონიტორინგი სჭირდება, რადგან ის რადიოაქტიურია.

 ნახშირბად-14-ის ნახევრადდაშლის პერიოდი 5 730 წელია.

ეს კი იმას ნიშნავს, რომ საჭიროა ამ ნარჩენების წარმოუდგენლად დიდი ხნის მანძილზე უსაფრთხოდ შენახვა, თუმცა, როგორც ახლა აღმოჩნდა, ამ ნივთიერებებისგან შესაძლებელია საოცრად დიდხანს გამძლე ბატარეების შექმნაც, თუკი მოხდება მათი გარდაქმნა ალმასის სტრუქტურად, როგორც ეს ჯგუფმა ნიკელ-63-ის შემთხვევაში გააკეთა. 

„ენერგიის წყაროდ ნახშირბად-14 ავარჩიეთ იმიტომ, რომ ის გამოსცემს მოკლე დიაპაზონის რადიაციას, რომელიც სწრაფად შთაინთქმება ნებისმიერი სხვა მყარი მატერიის მიერ“, — ამბობს ერთ-ერთი მკვლევარი ნეილ ფოქსი. 

„რა თქმა უნდა, სახიფათოა მისი მოხვედრა შიშველ კანზე, თუმცა სრულებით უსაფრთხოა, როცა ის ალმასის შიგნითაა მოთავსებული, საიდანაც ვერანაირი მოკლე დიაპაზონის რადიაცია ვერ აღწევს გარეთ. სხვათა შორის, ალმასი ადამიანისთვის ცნობილი ყველაზე მყარი სუბსტანციაა, ეს კი სიტყვასიტყვით იმას ნიშნავს, რომ უფრო მეტი დაცვისთვის ალმასის გარდა უკეთესი ალტერნატივა არ გაგვაჩნია“, — ამბობს ფოქსი.

მკვლევართა განცხადებით, ნახშირბად 14-ის ბატარეები საუკეთესო იქნება დაბალი ენერგიის გამოყენებაში, თუმცა სრულიად სხვა საკითხია მათი გამძლეობა.

„ტუტოვანი AA ბატარეა დაახლოებით 20 გრამს იწონის და ინახავს 700 ჯოულ/გრამ ენერგიას, რომელიც 24 საათის მანძილზე მოხმარებას უზრუნველყოფს; რაც შეეხება ალმასის ბეტა-ბატარეას, მისი 1 გრამი ნახშირბად-14 დღეში 15 ჯოულ ენერგიას გამოყოფს და ანერგიის ამ მაჩვენებლით წარმოება 5 730 წლის მანძილზეა შესაძლებელი, რაც ჯამში 2,7 ტერაჯოულ ენერგიას უდრის“, — ამბობს სკოტი.

„ამ ბატარეების გამოყენება შესაძლებელი იქნება დაბალი ენერგიის საჭიროების მქონე მოწყობილობებში, რომელთაც ენერგიის გამძლე წყარო სჭირდებათ. ესენი შეიძლება იყოს გულის რიტმის ხელოვნური მარეგულირებლები, თანამგზავრები, დიდ სიმაღლეზე მფრენი დრონები და კოსმოსური ხომალდებიც კი“, — აღნიშნულია მკვლევართა ჯგუფის განცხადებაში. 

მომზადებულია bristol.ac.uk-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით