Штучні алмази можуть перетворювати ядерні відходи на джерело енергії
Про це повідомляє DailyTechInfo.
"Ми припускаємо, що такі батареї можуть бути використані в ситуаціях, коли неможливо провести підзарядку акумуляторів із будь-яких зовнішніх джерел енергії... Алмазні ядерні батареї зможуть стати джерелом енергії для малоємнісних електронних пристроїв, вони зможуть постачати енергією протягом дуже тривалого часу висотні безпілотні літальні апарати, космічні кораблі і багато іншого", - розповідає професор Том Скотт.
Брістольська група працювала над проблемою переробки відходів одного з основних джерел цих відходів у Великій Британії - застарілих ядерних реакторів типу Magnox. Ці реактори першого покоління використовують графітові блоки як регулятори швидкості реакції ядерного розщеплювання, поглинаючи і сповільнюючи нейтрони. Десятиліття перебування в умовах високої радіації призвели до того, що частина звичайного нейтрального вуглецю в графіті перетворилася на радіоактивний ізотоп вуглець-14. І таких графітових блоків накопичилося зараз в Британії понад 100 тонн.
При розпаді вуглецю-14 виробляється низькоенергетичне бета-випромінювання, що складається з електронів, які не здатні "пробити" вже кілька сантиметрів повітря. Тим не менш, велика кількість радіоактивних графітових блоків небезпечні для навколишнього середовища, і замість того, щоб поховати відходи, брістольські вчені знайшли спосіб виділення з нього практично всього вуглецю-14 і перетворення цього вуглецю на штучний алмаз.
Брістольські дослідники виявили, що більша частина вуглецю-14 зосереджена всередині графітових блоків нерівномірно, природно, велика частина радіоактивного ізотопу є в тих частинах блоків, які перебували ближче всього до уранових паливних стержнів. Тому вчені нагріли графітові блоки з більш радіоактивної боку до температури, коли радіоактивний вуглець покинув графіт у вигляді газу. Це газ був зібраний, охолоджений і під високим тиском перетворений в штучний алмаз. Алмаз є речовиною, яка під впливом певних видів радіоактивного випромінювання виробляє невеликий електричний струм. А в даному випадку алмаз, що складається переважно з радіоактивного вуглецю, сам є джерелом цієї радіації. Тому алмазна ядерна батарея не має жодних рухомих частин, вона поглинає створювану нею ж радіацію і не вимагає ніякого обслуговування.
Штучні алмази, виготовлені з вуглецю-14 достатньо радіоактивні, тому вони "вдягнені" в шар із звичайного нерадіоактивного штучного алмазу. Цей шар утримує бета-випромінювання досить добре, знижуючи його інтенсивність практично до нуля, а висока міцність алмазу дозволяє йому виступати в ролі захисту, що забезпечує збереження внутрішнього радіоактивного ядра батареї.
Брістольські вчені вже створили перший дослідний зразок алмазної ядерної батареї з ядром, у складі якого є радіоактивний ізотоп нікель-63. А зараз вони приступають до виготовлення такої самої батареї з ядром на основі вуглецю-14, яка буде більш ефективна, ніж нікелева батарея. Більш за те, через дуже тривалий період напіврозпаду вуглецю-14, батарея на його основі зможе через 5 730 років виробляти половину від її початкової потужності.
Фото: Shenki/Despositphotos
