به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، محققان به دنبال راهی برای مهار پرتوهای آلفا منتشر شده توسط ایزوتوپ‌های رادیواکتیو در حال فروپاشی بودند، در زمینه‌ای که بیشتر پیشرفت‌ها بر تابش بتا متمرکز شده است.
افزایش تقاضا برای راه‌حل‌های انرژی پاک و منابع انرژی جایگزین کوچک و طولانی‌مدت، تمایل به تحقیقات گسترده‌ای را در مورد باتری‌های هسته‌ای برانگیخته است، اما آلفا-رادیوایزوتوپ‌ها، محتمل‌ترین رقبای باتری‌های ریزهسته‌ای هستند. چرا که انرژی واپاشی بالای آلفا-رادیوایزوتوپ‌ها – بین ۴ تا ۶ مگا الکترون ولت (MeV) – این پتانسیل را ارائه می‌دهد که از دستگاه‌های بتا-رادیوایزوتوپی که انرژی فروپاشی آن‌ها در بهترین حالت به چند ۱۰ کیلوالکترون ولت (keV) می‌رسد، بسیار پیشی بگیرد. با این حال، با نفوذ بسیار کوتاه خود در جامدات، ذرات آلفا انرژی قابل توجهی را از طریق اثر خود جذبی از دست می‌دهند.
این خودجذب به طور قابل توجهی توان خروجی واقعی باتری‌های میکروهسته‌ای آلفا-رادیوایزوتوپ آزمایش‌شده را به سطوح بسیار پایین‌تر از حد انتظارات تئوری کاهش می‌دهد.
در حال حاضر تیمی از محققان موسسه فناوری هسته‌ای شمال غرب و دانشگاه شیانگتان، باتری هسته‌ای را طراحی کرده‌اند که دارای یک لایه داخلی است و مانند یک صفحه خورشیدی برای استفاده بهینه از تشعشعات آلفا کار می‌کند.
این تیم یک «مبدل انرژی داخلی» – یک لایه پلیمری که ایزوتوپ‌ها را احاطه کرده است، ایجاد کردند که انرژی آزاد شده در طول تشعشع را با تبدیل آن به نور و سپس برق، درست مانند یک سلول فتوولتائیک، منتقل می‌کند.
این مجموعه با استفاده از تنها ۱۱ میکرو کوری از ماده شیمیایی رادیواکتیو مصنوعی ۲۴۳Am، رادیولومینسانس مرئی را از پرتو آلفا ساطع شده از فروپاشی ایزوتوپ تولید کرد. آزمایش‌های بیشتر نشان داد که توان خروجی لومینسانس ۱۱٫۸۸ نانووات است و بازده تبدیل انرژی فروپاشی به نور به ۳٫۴۳ درصد می‌رسد.
محققان چینی گفتند دستگاه آن‌ها – نوعی باتری هسته‌ای فتوولتائیک – رادیواکتیویته را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند، طول عمر فوق‌العاده زیادی دارد و مستقل از تغییرات دما عمل می‌کند.
باتری آزمایشی دارای راندمان تبدیل کل انرژی ۰٫۸۸۹ درصد است و ۱۳۹ میکرووات در هر کوری تولید می‌کند.
این طرح از طریق آزمایش‌های تجربی و نظری تأیید شد که نشان‌دهنده افزایش ۸ هزار برابری راندمان تبدیل انرژی در مقایسه با معماری‌های باتری معمولی بود.
برخی نشریات چین از این دستاورد به عنوان “یکی از پیشرفت‌های مهم در زمینه باتری‌های هسته‌ای در دهه‌های اخیر” استقبال کردند.
این پیشرفت نه تنها به نیازهای استراتژیک عمده در ایمنی و توسعه هسته‌ای پایدار چین می‌پردازد، بلکه رویکرد جدیدی را برای استفاده از منابع زباله‌های هسته‌ای ارائه می‌دهد.
نیمه عمر بسیار طولانی و واپاشی آلفای پرانرژی برخی ایزوتوپ ها به عنوان سمیت رادیویی طولانی‌مدت زباله‌های هسته‌ای آشکار می‌شود. اما آن‌ها به عنوان یک منبع انرژی، مزایای طول عمر طولانی و انرژی بالا را ارائه می‌دهند.
این دستاورد، به عنوان یکی از پیشرفت‌های مهم در زمینه باتری‌های هسته‌ای در دهه‌های اخیر، مسیرهای جدیدی را برای استفاده از هسته‌های اکتینید خارج از چرخه سوخت هسته‌ای باز می‌کند.
منبع: scmp
