Jaderná energie je považována za čistý zdroj energie. Nemá žádné emise oxidu uhličitého, ale zároveň produkuje obrovské množství nebezpečného radioaktivního odpadu.
Odborníci navrhli různá řešení tohoto problému, aby se lépe postarali o životní prostředí a zdraví lidí. Vzhledem k nedostatku bezpečných skladovacích prostor pro ukládání jaderného odpadu je ústředním bodem těchto myšlenek opětovné využití materiálů.
Radioaktivní diamantové baterie byly poprvé vyvinuty v roce 2016 a okamžitě se setkaly s uznáním, protože slibovaly nový, nákladově efektivní způsob recyklace jaderného odpadu. V této souvislosti se nelze vyhnout úvaze, zda jsou konečným řešením těchto toxických, smrtících zbytků.
Radioaktivní diamantové baterie poprvé vyvinul tým fyziků a chemiků z Cabotova institutu pro životní prostředí Bristolské univerzity. Vynález byl prezentován jako betavoltaické zařízení, což znamená, že je poháněn beta rozpadem jaderného odpadu.
Beta rozpad je typ radioaktivního rozpadu, který nastává, když má jádro atomu přebytek částic a některé z nich uvolní, aby získalo stabilnější poměr protonů a neutronů. Vzniká tak druh ionizujícího záření zvaného beta záření, které obsahuje velké množství rychlých a vysoce energetických elektronů nebo pozitronů známých jako částice beta.
Částice beta obsahují jadernou energii, kterou lze pomocí polovodiče přeměnit na energii elektrickou. Typický betavoltaický článek se skládá z tenkých vrstev radioaktivního materiálu umístěných mezi polovodiči. Jaderný materiál se rozpadá a vyzařuje částice beta, které v polovodiči uvolňují elektrony a vytvářejí elektrický proud.
Hustota výkonu radioaktivního zdroje je však tím nižší, čím dále je od polovodiče. Kromě toho, protože částice beta jsou emitovány náhodně do všech směrů, jen malý počet z nich dopadne na polovodič a jen malý počet z nich se přemění na elektřinu. To znamená, že jaderné baterie jsou mnohem méně účinné než jiné typy baterií. Zde přichází na řadu polykrystalický diamant (PCD).
Radioaktivní diamantové baterie se vyrábějí procesem zvaným chemické napařování, který se hojně využívá pro výrobu umělých diamantů. Využívá směs vodíku a metanové plazmy k výrobě diamantových vrstev při velmi vysokých teplotách. Vědci upravili proces CVD pro výrobu radioaktivních diamantů tak, že použili radioaktivní metan obsahující radioaktivní izotop uhlíku-14, který se nachází na ozářených blocích reaktorového grafitu.
Diamant je jedním z nejtvrdších materiálů, které lidstvo zná, je dokonce tvrdší než karbid křemíku. A může fungovat jako radioaktivní zdroj i polovodič. Vystavte ho záření beta a získáte baterii s dlouhou výdrží, kterou není třeba dobíjet. Jaderný odpad v jejím nitru ji znovu a znovu napájí, takže se může sama nabíjet po celé věky.
Bristolský tým však upozornil, že jejich radioaktivní diamantové baterie by nebyly vhodné pro notebooky nebo chytré telefony, protože obsahují pouze 1 g uhlíku-14, což znamená, že poskytují velmi nízký výkon pouze několik mikrowattů, což je méně než typická tužková baterie. Proto je jejich použití zatím omezeno na malá zařízení, která musí zůstat dlouho bez dozoru, jako jsou senzory a kardiostimulátory.
Přihlaste se, komentujte články a ukládejte si ty nejzajímavější k pozdějšímu přečtení.
Přihlásit se přes náš web
Ještě nemáte účet? Staňte se členem.