Ar putea fi realizate baterii de diamant din deșeuri nucleare? Unii susțin că da!

Două companii încearcă să producă diamante din deșeuri nucleare, care pot fi folosite ca baterii. Cu toate acestea, în timp ce o companie se limitează la aplicații care par să se potrivească cu tehnologia, cealaltă vorbește despre utilizări care par incompatibile cu ceea ce a demonstrat. Dar ce sunt aceste baterii de diamant din deșeuri nucleare?

Cu șapte ani în urmă, cercetătorii de la Universitatea din Bristol (Anglia) au anunțat că au creat un prototip de baterie prin conversia deșeurilor nucleare în diamante. În teorie, aceste baterii de diamant din deșeuri nucleare ar putea oferi o modalitate de a gestiona o parte a problemei deșeurilor nucleare, oferind totodată o sursă de energie mai potrivită anumitor cerințe decât orice altceva disponibil în prezent. Oamenii de știință au înființat o companie numită Arkenlight, dar au un concurent, NDB, cu ambiții mult mai mari.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Centralele nucleare produc diverși izotopi radioactivi. Folosirea acestora ca o nouă formă de combustibil pentru reactoare, deși teoretic posibilă, s-a dovedit mult mai dificilă și mai scumpă decât s-a anticipat. Același lucru este valabil și pentru stocarea sigură pe termen lung, scrie IFL Science.

Este posibil să avem baterii de diamant din deșeuri nucleare în viitor?

Unul dintre izotopii mai dificili din această mixtură este carbon-14, cu un timp de înjumătățire de peste 5.700 de ani, produs din barele de grafit folosite pentru controlul ratei de reacție, ale căror atomi de carbon-12 se transformă într-un mediu puternic iradiat. Mult timp după ce izotopii mai problematici, precum stronțiu-90 și cesiu-137, au devenit irelevanți în deșeuri, va trebui să găsim o soluție și pentru carbon-14, dar dacă Arkenlight și NDB reușesc să facă ce și-au propus, acesta va fi un tezaur, nu un gunoi.

În 2016, o echipă condusă de profesorul Tom Scott a dovedit că se poate încălzi carbonul radioactiv pentru a-l transforma în gaz și pentru a permite condensarea acestuia în diamante artificiale. Scopul acestora nu este să arate frumos, ci pentru că, pe măsură ce carbonul-14 se descompune în azot-14, el eliberează electroni sub formă de radiații beta. Dacă diamantele sunt dopate corespunzător, în loc să fie făcute din carbon pur, acestea pot deveni curent direcționat în fire conectate la diamant. Cu alte cuvinte, o sursă de electricitate care va dura mii de ani.

Echipa lui Scott a plasat diamantul de carbon-14 în interiorul unui diamant de carbon-12 stabil, limitând astfel riscul ca materialul radioactiv să deterioreze ceva în jurul său sau să fie el deteriorat.

La ce ar putea fi folosite astfel de baterii?

Curentul pe oră anunțat de echipă a fost mic, așa că acesta a fost considerat util doar în situații în care durata producției era prioritatea predominantă. Cel mai evident exemplu se găsește în sondele care explorează Sistemul Solar exterior. Cu astfel de baterii, controlul misiunii pentru nava spațială Voyager nu ar trebui să decidă ce instrumente să oprească pentru a economisi energie.

Arkenlight a venit ulterior cu alte câteva idei, în care schimbarea bateriei este atât de dificilă încât longevitatea devine vitală, cum ar fi monitoare în vulcanul Stromboli sau sub ocean.

Versiunile inițiale utilizează nichel-63 ca sursă de radioactivitate, dar Arkenlight speră să treacă în cele din urmă la carbon-14, care are potențialul de a dura și mai mult. Deși sună extraordinar, ei explorează posibilitatea de a pune astfel de baterii în interiorul creierului pentru a alimenta neuroni artificiali.

Dar toate acestea sunt utilizări în care cantitatea de energie necesară este foarte mică.

NDB (Nano Diamond Battery) pretinde că a avansat în cercetarea originală prin utilizarea microdiamantelor în jurul sursei de radiații pentru a îndepărta căldura și prin inventarea caracteristicilor suplimentare de siguranță. Compania susține și că utilizează mai mulți izotopi radioactivi diferiți, în loc să se bazeze doar pe carbon-14 cu eliberare lentă.

Cu toate acestea, există întrebări serioase cu privire la faptul dacă NDB exagerează potențialul produsului lor. Site-ul companiei are o imagine stilizată a unei mașini în partea de sus, sugerând că tehnologia ar putea fi folosită pentru a înlocui bateriile cu litiu-ion în transport. CEO-ul vorbește despre plasarea produsului în smartphone-uri. Site-ul oferă produsele ca sursă de energie pentru centrele de date în caz de întreruperi externe, aparent disponibile imediat.

Sunt, de fapt, realizabile aceste baterii de diamant din deșeuri nucleare?

Însă există o problemă intrinsecă aici. Dacă izotopul utilizat are un timp de înjumătățire lung, cum are carbonul-14, puterea va fi atât de mică încât alimentarea unui smartphone ar fi puțin probabilă, iar a unei mașini ar fi ridicolă, chiar și cu mii de astfel de baterii. Sursele cu un timp de înjumătățire mai scurt vin cu potențialul de a avea inițial o putere mai mare, dar aceasta va scădea destul de rapid și, spre deosebire de bateriile din telefoanele actuale, nu va fi ușor de reîncărcat.

Nu se știe dacă NBD poate să-și respecte afirmația că bateria lor „nu se va epuiza în timpul duratei de viață a dispozitivului” pentru dispozitivele care au nevoie de mai mult de câțiva miliwați; compania nu a explicat cum ar putea fi posibil.

Și asta fără a lua în considerare competitivitatea prețurilor acestor produse. Matt Ferrell a ridicat unele dintre aceste probleme pe canalul său popular de YouTube, Undecided, acum doi ani, și pare că NBD nu le-a abordat nici acum.

Desigur, alte surse par convinse că produsul celor de la NDB este real, sau cel puțin va fi în curând, dar ar putea fi mai bine să nu ne facem speranțe prea mari.

Vă recomandăm să citiți și:

Praful de pe Lună ar putea fi topit „cu o lentilă uriașă” pentru a construi străzi

Trei elemente grele au fost observate pentru prima dată chiar în timp ce erau create

Un comportament electronic nemaivăzut a fost observat în grafen

O nouă eră a științei! Cel mai puternic laser cu raze X din lume a fost pornit