V anglickém Bristolu vyvinuli diamantové baterie poháněné jaderným odpadem

Univerzita v anglickém Bristolu vyvinula novou technologii, která využívá jaderný odpad pro výrobu elektrické energie v jaderných bateriích. Tým fyziků a chemiků z univerzity dokázal vypěstovat umělý diamant, který je při umístění v poli radioaktivního záření schopen produkovat malý elektrický proud. Vynálezci tvrdí, že inovace dokáže vyřešit některé problémy s jaderným odpadem, zajistit čistou produkci elektřiny a prodloužit životnost bateriových článků.

Tato nová metoda využití energie skryté v radioaktivním záření byla představena na výroční přednášce „Nápady jak změnit svět“ Cabotova institutu 25. listopadu. Tento institut je vlajkovou lodí Bristolské univerzity v multioborovém výzkumu.

Univerzita ve svém prohlášení uvedla, že na rozdíl od většiny technologií vytvářejících elektrickou energii, které využívají pohybu magnetu uvnitř statorového vinutí pro vytvoření elektrického proudu, je uměle vyrobený diamant schopný vytvářet náboj jednoduše tak, že se nachází blízko radioaktivního zdroje.

„Nenachází se zde žádné pohyblivé části, zařízení nevytváří žádné emise a ani nepotřebuje údržbu. Prostě jen přímo vytváří elektrickou energii. Díky zapouzdření radioaktivního materiálu uvnitř diamantů, přetváříme dlouhodobý problém s jaderným odpadem na jadernou baterii, která je čistým zdrojem elektřiny s dlouhou životností.“
Tom Scott, materiálový inženýr univerzitního centra pro analýzu a člen Cabotova institutu

Tým představil prototyp diamantové baterie s použitím izotopu niklu-63 (Ni63) jako radioaktivního zdroje. Nicméně nyní tým pracuje na významném zvýšení účinnosti použitím uhlíku-14 (C14), což je radioaktivní izotop, který vzniká v grafitových blocích, které některé typy jaderných elektráren používají jako moderátor štěpení.

Výzkum akademiků z Bristolu ukázal, že radioaktivní uhlík-14 se hromadí na povrchu grafitových bloků a jeho odstraněním se výrazně snižuje celková radioaktivita těchto bloků. Začleněním těchto radioaktivních izotopů do diamantu vznikne jaderně poháněná baterie.

Jen v Anglii se momentálně nachází 95 000 tun grafitových bloků, uvádí univerzita. Extrakcí radioaktivního uhlíku-14 z těchto bloků by se snížila jejich míra radioaktivity, a tím i nebezpečnost a náklady pro ukládání.

Neil Fox z Ústavu chemie říká, že uhlík-14 byl jako zdrojový materiál zvolen, protože emituje záření s krátkým doletem (prochází beta rozpadem s poločasem 5 730 let), které je snadno absorbováno téměř jakýmkoliv pevným materiálem. Emisi antineutrina v tomto případě zanedbejme.

„Radioaktivní materiál by při spolknutí, nebo kontaktu s odhalenou kůži mohl být nebezpečný. Bezpečnost je však zajištěna diamantem, který záření udržuje uvnitř. Ve skutečnosti je diamant nejtvrdším lidmi známým materiálem a v podstatě neexistuje nic, co by nám poskytovalo vyšší ochranu,“ říká Fox.

Přestože má jaderná baterie oproti současným klasickým bateriovým technologiím poměrně malý výkon, její životnost může znamenat revoluci v napájení některých zařízení v případech, kdy výměna baterií není jednoduchá, nebo je dokonce nemožná (vesmírné družice). Celkové množství uhlíku-14 v jedné baterii bude ještě otázkou zkoumání, ale každá baterie obsahující 1 gram uhlíku-14, umí dodat 15 joulů energie za den. Jedná se o výrazně menší produkci než současné AA baterie.

Standartní AA alkalická baterie je konstruována za účelem mnohem kratší doby provozu a při hmotnosti okolo 20 gramů dosahuje energetické kapacity okolo 700 J/gram. Pokud pracuje nepřetržitě, dojde k jejímu vybití za přibližně 24 hodin. Jaderná baterie obsahující uhlík-14 pracuje celých 5 730 let, než se její energetická produkce sníží na polovinu původní, což zhruba časově odpovídá době, po kterou existuje lidstvo.