Ядерные отходы впервые преобразовали в энергию микроэлектроники с помощью гамма-излучения

Исследователи из Университета Огайо разработали экспериментальную батарею, которая преобразует гамма-излучение от ядерного распада в электроэнергию. Это уникальное устройство сочетает в себе сцинтилляционные кристаллы и солнечные элементы, что может стать решением для переработки отработанного ядерного топлива и обеспечения питания микроэлектроники в удалённых местах.

Технология основана на свойстве сцинтилляторов излучать свет при воздействии радиации. Команда учёных применила кристаллы, созданные из высокоплотных материалов, которые, попадая под действие гамма-лучей, испускают фотоны. Энергия света преобразуется в электричество с помощью солнечных элементов. Прототипом, имеющим размеры около 4 см³, проэкспериментировали в ядерной лаборатории университета, используя радиоактивные изотопы цезий-137 (Cs-137) и кобальт-60 (Co-60).

Во время облучения изотопом Cs-137, батарея достигала мощности в 288 нановатт. При использовании Co-60 мощность увеличивалась до 1,5 микроватт, чего достаточно для приведения в действие миниатюрных сенсоров. Несмотря на то, что данный уровень мощности пока невелик, специалисты уверенны, что дальнейшее развитие технологии позволит выйти на уровень ватт.

«Подобные системы могут быть установлены рядом с хранилищами ядерных отходов или применяться в космических миссиях», — поясняет руководитель проекта Раймонд Цао, профессор в области механического и аэрокосмического инжиниринга. Устройство не содержит радиоактивных компонентов, что делает его безопасным для непосредственного использования, даже при высокой проникающей способности гамма-лучей, которая превосходит мощность рентгеновских лучей в 100 раз.

Предполагается, что данная технология найдет своё применение в автономных сенсорах для мониторинга контейнеров с отходами, электроснабжении подводных дронов или лунных исследовательских баз. Впрочем, прежде чем данное решение станет широко используемым, предстоит решить вопросы, касающиеся его долговечности и экономической целесообразности массового производства. «В данный момент важно сфокусироваться на совершенствовании материалов и конструкции для разнообразных сфер применения», — добавляет Цао.

Хотя технология пока не предназначена для бытового использования, она открывает новые возможности для повторного применения ядерного топлива. Исследователи намерены продолжать опыты с другими изотопами и модификациями конструкции, чтобы повысить эффективность и надежность системы.

Источник: iXBT