В цей час одразу дві компанії, Arkenlight та NDB, працюють над технологією, що дозволяє виготовляти алмази з ядерних відходів і згодом їх використовувати для створення батарей. Вперше про ці технології стало відомо ще у 2016 році, коли вчені з Брістольського університету заявили, що створили прототип батареї, перетворивши ядерні відходи на алмаз. Теоретично вона могла б вирішити одразу дві проблеми — утилізації ядерного палива та створення досконаліших батарей, ніж усі, що є нині. Насправді ж за останні сім років батареї з ядерних відходів так і не з’явилися. У результаті виникає питання — наскільки ця технологія взагалі перспективна?
Проблема ядерних відходів
Атомні електростанції виробляють безліч ядерних відходів, що містять радіоактивні ізотопи. Вчені вже тривалий час мізкують над чим, щоб розв’язати питання їхньої утилізації. Безпечне тривале зберігання не розв’язує проблеми, оскільки період напіврозпаду деяких ізотопів дуже великий. Наприклад, в ізотопу вуглець-14 період напіврозпаду становить 5700 років.
Це означає, що навіть після того, як стронцій-90 і цезій-137 зникнуть, проблему з вуглецем-14 доведеться вирішувати. Якщо ж компанії Arkenlight та NDB зможуть створювати з ядерних відходів батареї, проблема буде вирішена сама собою.
Технологія створення батарей із відпрацьованого ядерного палива
Вчені Брістольського університету у 2016 році показали, що радіоактивний вуглець можна нагріти й тим самим його перетворити на газ. Згодом він конденсується в алмази. Але як їх можна використовувати в батареях? Як повідомляють вчені, при розпаді ізотопу вуглецю-14 до азоту-14 вивільняються електрони у вигляді бета-випромінювання.
Якщо алмази складаються не з чистого вуглецю, як природні, а леговані особливим чином, в них відбувається вивільнення електронів. Простіше кажучи, вони можуть створювати струм, який можна направити в дроти. Цього джерела живлення вистачить на тисячі років. Тобто алмазні батареї ніколи не потрібно буде заряджати.
Щоб радіоактивний матеріал не був небезпечним, вчені створили надійну ізоляцію. Для цього вони помістили алмаз із вуглецю-14 всередину алмазу зі стабільного (не радіоактивного) вуглецю-12. Завдяки такій ізоляції, батарея не становить жодної небезпеки людині та електронному обладнанню.
Для яких цілей можна використовувати алмазні батареї
До мінусів алмазних батарей відноситься те, що вони виробляють порівняно невелику кількість енергії, оскільки розпад вуглецю-14 відбувається дуже повільно. Тому спочатку передбачалося, що їх використання буде доцільним у ситуаціях, коли вкрай важливою є тривалість роботи джерела живлення, але не потужність.
Наприклад, це можуть бути космічні зонди, що досліджують зовнішню частину Сонячної системи. Також використання таких батарей доцільно в апаратах, де замінити акумулятор дуже проблематично. До таких відноситься різне моніторингове обладнання, яке знаходиться у вулканах та під водою. Всі ці пристрої, як і космічні зонди, вимагають невеликої кількості енергії.
Проте компанія NDB зараз стверджує, що суттєво вдосконалювала технологію. Зокрема, інженерам вдалося вдосконалити ізоляцію радіоактивних ізотопів, а також систему відведення тепла. Крім того, для вироблення енергії тепер у батареях використовується кілька радіоізотопів, а не лише вуглець-14, який повільно вивільняє електрони.
Компанія NDB стверджує, що їхня батарея зможе працювати 28000 років.
На сайті компанії NDB зображено автомобіль, що натякає на можливість використання батарей в автомобілях замість літій-іонних акумуляторів. А генеральний директор компанії говорить про можливість запровадження батарей навіть у смартфони. Однак у багатьох експертів виникають сумніви щодо подібних заяв.
Чому алмазні батареї не зможуть замінити літій-іонні
Якщо в батареях використовується ізотоп вуглець-14 з тривалим періодом напіврозпаду, потужність батареї, як було зазначено вище, буде дуже низькою. Тому ймовірність живлення смартфона дуже мала, а про автомобілі й казати не доводиться, навіть якщо зробити батарею дуже великою.
Необхідну потужність можуть забезпечити ізотопи з коротшим періодом напіврозпаду, але в цьому випадку батарея досить швидко розрядиться. Перезарядити її буде вкрай не просто. Крім того, щоб батарею можна було використовувати у смартфонах та автомобілях, вона має бути доступною. Адже купувати смартфон за ціною літака навіть якщо його не потрібно буде заряджати, навряд чи хтось захоче.
Звичайно, можна припустити, що NBD створили технологію, яка дозволить зробити дешеву батарею, причому потужною і довготривалою. Проте компанія нічого про неї не каже. Причому питання було порушено ще два роки тому, але досі залишається без відповіді з боку NBD. Тому надії на те, що алмазні батареї можуть замінити літій-іонні акумулятори вкрай мало.
БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО: