オハイオ州立大学の研究者らは、核廃棄物を電気に変える新しい電池を設計した。この革新は放射性物質の取り扱いに革命をもたらし、新しいエネルギー源への道を開く可能性がある。
画期的な研究で、オハイオ州立大学の研究者らは核廃棄物を電気に変換できる電池を開発した。この研究は、 公表 『Optical Materials: X』誌に掲載されたこの論文は、放射性物質を安全に管理するという長年の課題に対する有望な解決策を提示しています。
原子力発電所は米国の電力の約 20% を供給し、温室効果ガスの排出はごくわずかです。しかし、大量の放射性廃棄物を排出するため、その処分には深刻な問題が生じています。
シンチレーター結晶と太陽電池を組み合わせて利用する新開発のバッテリーは、この有害廃棄物を貴重なエネルギー源に変えることを目的としています。
シンチレータ結晶は、その緻密な組成で知られており、放射線を吸収すると光を発します。この光は太陽電池によって捕捉され、電気を生成します。
オハイオ州立大学の研究チームは、周囲のガンマ線を利用してマイクロエレクトロニクスを動かすのに十分な電力を生成することで、このバッテリーの潜在能力を実証した。
研究者らは、小さな立方体（4立方センチメートル）ほどの大きさの試作品を検証するため、137つの主な放射性物質、セシウム60とコバルト288でテストした。オハイオ州立大学の原子炉研究所で行われた実験では、セシウム137を使用した場合、バッテリーは60ナノワットを生成した。より強力なコバルト1.5同位体を使用すると、出力はXNUMXマイクロワットに急上昇し、小さなセンサーをオンにするのに十分な出力となった。
オハイオ州立大学の機械・航空宇宙工学教授で主執筆者のレイモンド・カオ氏は、この技術の拡大の可能性を強調した。
「適切な電源があれば、このようなデバイスはワットレベルまたはそれ以上のアプリケーションを対象にスケールアップできる」とカオ氏はニュースリリースで述べた。
即時の電力出力はマイクロワット単位で測定されますが、その意味合いは大きく、より大きなデバイスがワットレベルのアプリケーションにつながる可能性があることを示唆しています。この研究は、これらのバッテリーが貯蔵プールなどの核廃棄物生産現場の近くや、宇宙や深海探査などの特殊な環境で特に役立つ可能性があることを示唆しています。
幸いなことに、これらのバッテリーは、通常の X 線よりもはるかに透過性の高いガンマ線を利用しているにもかかわらず、危険な放射性物質を直接組み込んでおらず、安全に扱うことができます。そのため、定期的なメンテナンスなしで動作できるため、遠隔地や高放射線環境での使用に適しています。
「私たちは、本来は廃棄物とみなされているものを採取し、それを宝物に変えようとしているのです」と、オハイオ州立大学の原子炉研究所所長も務めるカオ氏は付け加えた。
オハイオ州立大学の機械・航空宇宙工学研究員で共著者のイブラヒム・オクスズ氏は、この予備的結果を称賛した。
「これは電力出力の点で画期的な成果です」とオクスズ氏はニュースリリースで述べた。「この2段階のプロセスはまだ初期段階ですが、次のステップではスケールアップ構造でより大きなワット数を生成することになります。」
プロトタイプの効率は、シンチレータ結晶の材質と構成に部分的に起因しており、結晶が大きいほど、より多くの放射線を捕らえて光に変換し、それによって電気出力が向上します。
大きな期待が寄せられているにもかかわらず、この技術の規模拡大には課題がある。製造プロセスは信頼性が高く、費用対効果の高いものでなければならない。バッテリーの寿命と、導入後の実際の限界を理解するには継続的な研究が不可欠だとオクスズ氏は付け加えた。
米国エネルギー省の国家核安全保障局とエネルギー効率・再生可能エネルギー局の支援を受けているこの画期的な技術は、核廃棄物の取り扱い方を根本から変える可能性がある。
「原子力電池のコンセプトは非常に有望です」とオクスズ氏は付け加えた。「まだ改善の余地は大いにありますが、将来的にはこのアプローチがエネルギー生産とセンサー業界の両方で重要な位置を占めるようになると信じています。」
この革新的なバッテリーのプロトタイプは、有害廃棄物を持続可能なエネルギーソリューションに変えるというアイデアを推進し、より環境に優しく安全な核廃棄物管理への道を開きます。
出典： オハイオ州立大学