به گزارش تجارت نیوز، امروزه انرژی هسته‌ای یکی از منابع اصلی تولید برق در جهان است و حدود ۲۰ درصد از برق آمریکا را تأمین می‌کند. با این حال، یکی از چالش‌های بزرگ این صنعت، مدیریت زباله‌های رادیواکتیو است که به دلیل انتشار تشعشعات خطرناک، نیاز به ذخیره‌سازی ایمن و مدیریت دقیق دارند. اما آیا می‌توان این زباله‌های هسته‌ای را به منبعی برای تولید برق تبدیل کرد؟
محققان دانشگاه ایالتی اوهایو موفق شده‌اند فناوری جدیدی را توسعه دهند که از زباله‌های هسته‌ای برای تولید انرژی استفاده می‌کند. این روش که بر اساس استفاده از کریستال‌های سوسوزن و سلول‌های خورشیدی طراحی شده است، می‌تواند گام بزرگی در جهت کاهش زباله‌های رادیواکتیو و افزایش بهره‌وری انرژی باشد.
تولید برق از زباله های هسته ای؛ راهکاری نوین و کارآمد
محققان این پروژه، نمونه اولیه یک باتری هسته‌ای را طراحی کرده‌اند که قادر است انرژی تولید شده از تشعشعات گاما را به برق تبدیل کند. این باتری از دو ایزوتوپ رادیواکتیو رایج، سزیم-۱۳۷ و کبالت-۶۰، استفاده می‌کند که در سوخت‌های هسته‌ای مصرف‌شده یافت می‌شوند.
مکانیزم این فناوری به این شکل است که کریستال‌های سوسوزن در هنگام برخورد با تشعشعات گاما، نور تولید می‌کنند. سپس سلول‌های خورشیدی این نور را جذب کرده و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. در واقع، همانطور که سلول‌های خورشیدی نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند، این فناوری نیز نور ساطع‌شده از کریستال‌های سوسوزن را به انرژی الکتریکی قابل استفاده تبدیل می‌کند.
ویژگی‌های باتری هسته‌ای جدید
این باتری، که اندازه‌ای حدود ۴ سانتی‌متر مکعب دارد، در آزمایشات اولیه توانسته است ۲۸۸ نانووات با سزیم-۱۳۷ و ۱.۵ میکرووات با کبالت-۶۰ تولید کند. اگرچه این میزان انرژی برای تأمین برق وسایل خانگی کافی نیست، اما می‌تواند برای تأمین انرژی حسگرهای کوچک و دستگاه‌های خاص در محیط‌های رادیواکتیو مورد استفاده قرار گیرد.
ریموند کائو، سرپرست تیم تحقیقاتی، در این باره می‌گوید: «اگرچه تولید برق در مقیاس خانگی و صنعتی نیاز به کیلووات انرژی دارد، اما این فناوری پتانسیل مقیاس‌پذیری دارد و می‌تواند در آینده برای تولید برق در سطح وات و حتی بیشتر توسعه یابد.»
حل چالش زباله‌های هسته‌ای و کاربردهای متنوع
یکی از مزایای اصلی این باتری، کاهش حجم زباله‌های رادیواکتیو و استفاده بهینه از آنها است. با توجه به اینکه زباله‌های هسته‌ای یکی از بزرگ‌ترین معضلات نیروگاه‌های اتمی محسوب می‌شوند، این فناوری می‌تواند راه‌حلی مناسب برای کاهش خطرات زیست‌محیطی و اقتصادی ناشی از آنها باشد.
علاوه بر این، این باتری می‌تواند در محیط‌های خاصی که نیاز به منابع انرژی پایدار دارند، بسیار مفید باشد. برخی از کاربردهای پیشنهادی شامل:
تأسیسات ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای (که در معرض تشعشعات قوی قرار دارند)
اکتشافات اعماق دریا (که تأمین انرژی در آنها دشوار است)
ماموریت‌های فضایی (که نیاز به منابع انرژی پایدار و مقاوم دارند)
جالب است بدانید که علی‌رغم استفاده از تشعشعات گاما، این باتری برای استفاده بی‌خطر است زیرا مواد رادیواکتیو داخل آن نگهداری شده و مستقیماً در تماس با محیط قرار نمی‌گیرند.
چالش‌ها و آینده باتری هسته‌ای
هرچند این فناوری نویدبخش است، اما برای استفاده گسترده در مقیاس صنعتی و خانگی هنوز نیاز به تحقیقات بیشتر و کاهش هزینه‌های تولید دارد. یکی از چالش‌های اصلی، بهینه‌سازی طراحی کریستال‌های سوسوزن برای افزایش توان خروجی است.
تحقیقات اولیه نشان داده است که افزایش حجم و مساحت کریستال‌ها می‌تواند میزان جذب تشعشع و تولید برق را بهبود ببخشد. بنابراین، فاز بعدی این تحقیق شامل افزایش مقیاس باتری و بهبود عملکرد آن خواهد بود.
به نقل از IE، نوآوری جدید دانشگاه ایالتی اوهایو، نشان‌دهنده یک گام بزرگ در مسیر استفاده پایدار از انرژی هسته‌ای است. این فناوری می‌تواند نه‌تنها به کاهش زباله‌های هسته‌ای کمک کند، بلکه در تأمین انرژی برای دستگاه‌های خاص و محیط‌های پرتشعشع نیز کاربرد داشته باشد.
اگرچه این باتری در حال حاضر در مقیاس کوچک عمل می‌کند، اما با پیشرفت تحقیقات و بهینه‌سازی طراحی، می‌توان انتظار داشت که در آینده نزدیک کاربردهای گسترده‌تری در صنایع مختلف پیدا کند.
