Mehul Das25 Mayıs 2022 11:57:34 IST
İşlenmesi ve atılması inanılmaz derecede zor olan büyük miktarlarda tehlikeli radyoaktif atık üretse de, nükleer güç sahip olduğu için temiz bir enerji kaynağı olarak kabul edilir. sıfır karbondioksit emisyonu. Şimdi, bir grup bilim adamının potansiyel olarak bir çözüm bulmak Nükleer atıklarla başa çıkmak, bugün bildiğimiz gibi pil teknolojisini çok iyi değiştirebilir.
Arkenlight’ın karbon-14 elmas betavoltaik pilinin bir prototipi. Resim Kredisi: Bristol Üniversitesi
2016 yılında, Bristol Üniversitesi’nde bir grup araştırmacı, fizikçi ve kimyager, radyoaktif elmas piller olarak bilinen şey üzerinde çalışmaya başladı. Buldukları buluş, betavoltaik bir cihaz olarak sunuldu, bu da nükleer atıkların beta bozunmasıyla güçlendirildiği anlamına geliyor.
Beta bozunması, bir atomun çekirdeğinde fazla miktarda parçacık bulunduğunda ve daha kararlı bir proton-nötron oranı elde etmek için bazılarını serbest bıraktığında meydana gelen bir tür radyoaktif bozunmadır. Bu, beta parçacıkları olarak bilinen çok sayıda yüksek hızlı ve yüksek enerjili elektron veya pozitron içeren beta radyasyonu adı verilen bir tür iyonlaştırıcı radyasyon üretir.
Tipik bir betavoltaik hücre, yarı iletkenler arasına yerleştirilmiş ince radyoaktif malzeme katmanlarından oluşur. Nükleer malzeme bozunurken, yarı iletkendeki elektronları gevşeten ve bir elektrik akımı yaratan beta parçacıkları yayar. Bununla birlikte, radyoaktif kaynağın güç yoğunluğu, yarı iletkenden uzaklaştıkça daha düşüktür. Bu, nükleer pillerin diğer pil türlerinden çok daha az verimli olduğu anlamına gelir. Polikristal elmasın (PCD) geldiği yer burasıdır.
Radyoaktif piller, yapay elmas üretimi için yaygın olarak kullanılan kimyasal buhar biriktirme adı verilen bir işlemle yapılır. Araştırmacılar, ışınlanmış reaktör grafit bloklarında bulunan radyoaktif izotop Karbon-14’ü içeren radyoaktif metan kullanarak radyoaktif elmasları büyütme sürecini değiştirdiler. Bu elmaslar hem radyoaktif bir kaynak hem de yarı iletken olarak hareket edebilir.
Beta radyasyonuna maruz kaldığında, yeniden şarj edilmesi gerekmeyen uzun süreli bir pil elde edersiniz. İçindeki nükleer atık, onu tekrar tekrar besler ve yüzlerce yıl boyunca çok az veya hiç ölçülebilir bir bozulma olmadan, kendisini yıllarca şarj etmesine izin verir. Teorik olarak tek bir pil, değiştirilmeden veya yeniden şarj edilmeden bin yıldan fazla kullanılabilir.
Bu yazıyı yazarken, pil, dizüstü bilgisayarlar veya cep telefonları gibi yaygın uygulamalarda kullanılamayan, çalışan bir prototiptir. Sağladığı güç çok az olduğu için uygulaması çok fazla güç çekmeyen küçük cihazlarla sınırlıdır. Araştırmacılar, büyük, ticari ölçekte uygulanabilir kılmak için, buluşu geliştirmelerini ve sürdürmelerini sağlayacak teknoloji üzerinde çalışıyorlar.
Bristol’ün radyoaktif elmas pilini ticarileştiren bir İngiliz firması olan Arkenlight, 2023’ün ikinci yarısında kalp pilleri ve sensörler için bir mikro pil olan ilk ürününü piyasaya sürmeyi planlıyor.