首先科普一下概念:
核電池,又稱放射性同位素電池,它是利用放射性同位素衰變放出載能粒子(如α粒子、β粒子和γ射線)并將其能量轉換為電能的裝置。目前核電池已成功用于航天器電源和一些特殊軍事領域。
英國布里斯托爾大學的物理學家和化學家組成的研究團隊近日稱,他們已開發出一項新技術——用核廢料生產核電池,并且已經造出一種“人造鉆石”,將其放置在一個放射性區域內,就能夠產生很小的電流。這一發現既可以解決一些核廢料問題,又能夠生成清潔電能以維持電池壽命。
這一針對放射性能源的革新方法是在11月25日卡伯特研究所舉辦的“創意改變世界”的年度講座上提出的。
以往的發電技術幾乎都是利用能源移動磁鐵通過線圈產生電流,而“人造鉆石”僅僅簡單地憑借靠近放射源就可以產生電荷。
界面分析中心材料學教授TomScott說:“它內部沒有移動部件,沒有排放生成,也不需要維護,就直接發電。通過在鉆石內封裝放射性物質,我們就可以將核廢料這個長期難題轉變為一個核動力電池,并長期供應清潔能源。”
團隊展示了將鎳-63作為輻射源的“鉆石電池”原型。同時,他們正在利用碳-14來提高效率, 放射性碳-14來自于用作穩定核電站反應堆的石墨塊。布里斯托爾的學者經過研究表明,放射性碳-14集中在這些石墨塊的表面,才得以處理移除大部分的放射性物質,所提取的碳-14隨后被納入到鉆石中,以生成核動力電池。
英國目前擁有近95000噸石墨塊,而從中提取碳-14就可以減少其輻射、降低儲存核廢料的成本和安全隱患。
化學博士Neil Fox稱:“碳-14之所以被選定為原料是因為它可以發出一種短程輻射,能被任何固體材料快速吸收。用裸露的皮膚直接攝取或觸碰都是很危險的,但將其放在鉆石中就會非常安全,短程輻射將被徹底屏蔽,無一漏網。事實上,鉆石是目前人類所知的最堅硬的物質,不夸張地說,我們無法找到其他任何可以提供更多保護的物質。”
盡管鉆石電池的功率較低,但相對于目前的電池技術而言,其壽命之長在較長一段時間內將徹底改變電力驅動設備的供電模式。碳-14的放射性衰減會比原來減少一半,也就是說,碳-14電池在5730年后將減少50%的電量,這也許與人類文明存在的時長差不多。
什么?沒聽錯吧?鉆石電池的電量能持續5730年?而且5730年后還能提供原電量的一半!那么算一算吧,它的整體壽命又將是多少年呢……真是驚人!
Scott教授補充道:“我們設想在無法充電或替換傳統電池的情況下使用這些電池。一些需要有長期能量來源支撐的低功率電子設備可能更加適用,例如心臟起搏器、人造衛星、高空無人機,甚至宇宙飛船等。”
“鉆石電池”的革新為核電池的進一步發展帶來了曙光,我們期待它能盡早走進我們的生活,發揮更多更積極的作用。