Πυρηνικά απόβλητα τώρα μετατρέπονται σε διαμάντα που λειτουργούν σα μπαταρίες

Τα ραδιενεργά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τεχνητά διαμάντια κατάλληλα και να λειτουργήσουν ως μπαταρίες. Τα διαμάντια αυτά μπορούν να παράγουν δικό τους ηλεκτρικό ρεύμα και θεωρητικά θα αποτελούν πηγή ενέργειας για χιλιάδες χρόνια καθώς θα αποτελούνται από ραδιενεργές ουσίες που έχουν πολύ μεγάλο χρόνο ημιζωής.

Χωρίς πρόσθετα μέρη, χωρίς άλλες επιβλαβείς εκπομπές και χωρίς να απαιτούν συντήρηση παράγουν καθαρό ρεύμα. Ένα ραδιενεργό υλικό που αποτελεί πυρηνικό απόβλητο και πρέπει να τοποθετηθεί σε ένα ασφαλές μέρος, μπορεί να εσωκλειστεί στα διαμάντια και να τα μετατρέψει σε μπαταρίες.

Το πρωτότυπο που σχεδιάστηκε από μια ερευνητική ομάδα χρησιμοποιεί το ασταθές ισότοπο νικέλιο (νικέλιο–63) ως πηγή ραδιενέργειας. Το νικέλιο-63 έχει χρόνο ημιζωής περίπου 100 χρόνια, που σημαίνει ότι σε 100 χρόνια η μπαταρία θα έχει δουλέψει στο 50% της "φόρτισής" της.

Θα μπορούσε να λυθεί το τεράστιο πρόβλημα εναπόθεσης πυρηνικών αποβλήτων

Μάλιστα, οι ερευνητές που κατασκεύασαν το πρωτότυπο λένε οτι υπάρχει ακόμα καλύτερη πηγή και θα λύσουν και το πρόβλημα της Αγγλίας που έχει τεράστια αποθέματα πυρηνικών αποβλήτων.

Οι 1ης γενιάς πυρηνικοί αντιδραστήρες τύπου Magnox ('50 έως '70) χρησιμοποιούσαν γραφίτη για τον έλεγχο της αντίδρασης. Μια τεχνική όμως που είχε περιβαλλοντικές επιπτώσεις, καθώς ο γραφίτης γινόταν ραδιενεργός, παράγοντας το ασταθές ισοτόπο του άνθρακα, άνθρακα-14 (C14).

Οι τελευταίοι τέτοιου τύπου αντιδραστήρες σταμάτησαν το 2015 αλλά τα απόβλητα που παρήγαγαν, κάπου 95.000 τόνοι ραδιενεργού γραφίτη θα πρέπει να μείνουν αποθηκευμένα και υπό συνεχή παρακολούθηση για πολλά, πολλά χρόνια, καθώς ο άνθρακας-14 έχει χρόνο ημιζωής 5.730 χρόνια!

Έτσι αντί να λαμβάνονται όλα αυτά τα μέτρα ασφάλειας μόνο για την αποθήκευσή του θα μπορούσε να μετατραπεί σε μια απίστευτης διάρκειας μπαταρία, κλεισμένος σε μία δομή διαμαντιού.

Γιατί διάλεξαν το διαμάντι;

Η δομή του διαμαντιού δεν επιτρέπει να διαφύγει η ραδιενεργή ακτινοβολία χαμηλής εμβέλειας που εκπέμπει ο άνθρακας-14. Για την ακρίβεια το διαμάντι είναι η σκληρότερη ουσία που γνωρίζουμε μέχρι σήμερα, και κυριολεκτικά κανένα άλλο υλικό δεν θα μπορούσε να προσφέρει μεγαλύτερη προστασία.

Για ποιες συσκευές προορίζονται τα διαμάντια-μπαταρίες;

Αυτές οι μπαταρίες είναι καταλληλότερες για συσκευές χαμηλής κατανάλωσης παρόλο που η αντοχή τους είναι τεράστια.

Μια αλκαλική μπαταρία AA έχει βάρος περίπου 20gr και ενέργεια κάπου 700 Joules/gr. Αν δουλεύει συνεχόμενα θα κρατήσει περίπου 24 ώρες.

Η πρωτοποριακή μπαταρία από διαμάντι με 1gr C14, μπορεί να δώσει 15 Joules τη μέρα και να δουλεύει συνεχώς για 5.730 χρόνια. Δηλαδή έχει κάπου 2,7 TeraJ αποθηκευμένης ενέργειας.

Κατάλληλες συσκευές χαμηλής κατανάλωσης που χρειάζονται μακροχρόνια πηγή ενέργειας και που δεν είναι δυνατό ή εύκολο να αλλάζονται οι μπαταρίες, είναι οι βηματοδότες, οι δορυφόροι, τα drone που πετούν σε υψηλό υψόμετρο, ακόμα και τα διαστημόπλοια.

--

Πηγές:

1. ‘Diamond-age’ of power generation as nuclear batteries developed. 25 November 2016. bristol.ac.uk
2. Hardest sell: Nuclear waste needs good home. Greig Watson. BBC News bbc.com
3. Nickel-63. isotopes.gov
4. Godwin, H. (1962). Half-life of radiocarbon. Nature, 195.