Bu 'Karanlıkta Parlayan' Pil Nükleer Atıklarla Çalışıyor

Bilim insanları radyoaktif atıklardan elde edilen enerjiyi elektriğe dönüştüren yenilikçi bir batarya geliştirerek nükleer enerji üretiminin tehlikeli bir yan ürününü özel uygulamalar için potansiyel bir enerji kaynağına dönüştürdü.

Dünya Nükleer Birliği'ne göre nükleer enerji santralleri ABD'deki elektriğin %18'ini üretiyor. Bu enerji kaynağı karbon emisyonu üretmese de, çevreye zararlı olabilen ve binlerce yıl boyunca aktif kalan radyoaktif atık üretiyor.

Bu atığı yeniden değerlendirmek isteyen Ohio Eyalet Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, gama radyasyonunu elektriğe dönüştürmek için güneş pilleriyle birlikte sintilatör kristalleri adı verilen radyasyonu emdiğinde ışık yayan yüksek yoğunluklu malzemeler kullandı.

Optical Materials dergisinde yayınlanan çalışmanın baş yazarı Raymond Cao, “Nükleer atıklar, çoğu malzemeye nüfuz edebilen yüksek enerjili bir form olan güçlü gama radyasyonu yayar” dedi: X dergisinde yayınlanan çalışmanın başyazarı ve Ohio State'de makine ve havacılık mühendisliği profesörü olan Raymond Cao, Live Science'a bir e-posta göndererek şunları söyledi “Cihazımız, bu gama ışınlarını emen ve enerjilerini görünür ışığa dönüştüren özel bir malzeme olan bir sintilatör kullanmaktadır - karanlıkta parlayan nesnelerin nasıl çalıştığına benzer, ancak güneş ışığı yerine radyasyonla çalışır. Bu ışık daha sonra güneş panellerinde bulunanlar gibi bir güneş pili tarafından yakalanarak elektrik enerjisine dönüştürülür.”

Sadece 4 santimetreküp -yaklaşık bir çay kaşığı şeker büyüklüğünde- olan prototip pil, Ohio State Nükleer Reaktör Laboratuvarı'nda iki radyoaktif kaynak kullanılarak test edildi: sezyum-137 ve kobalt-60. Pil, sezyum-137 ile çalıştırıldığında 288 nanowatt, daha radyoaktif olan kobalt-60 izotopu kullanıldığında ise 1.500 nanowatt güç üretti - bu güç mikroçipler ya da acil durum ekipmanları gibi mikroelektronik sistemleri çalıştırmak için yeterli.

Bu çıktı, su ısıtıcınıza güç sağlamak için gereken kilovatların çok altında olsa da, araştırmacılar bu teknolojinin doğru güç kaynağı ile watt seviyesinde veya ötesinde uygulamalar için ölçeklendirilebileceğine inanıyor.

Ne olursa olsun, yeni teknoloji evlerde kullanılmayacaktır - sistemin çalışması için yüksek düzeyde ortam radyasyonuna ihtiyaç vardır, bu nedenle atık sahalarında yerinde olması gerekir. Örneğin, araştırmacılar bataryanın, aşırı radyasyon seviyelerinin geleneksel güç kaynaklarını kullanışsız hale getirdiği uzay ve derin deniz keşifleri için nükleer sistemlerde kullanılmasını öngörüyor.

Cao, “Bir radyasyon kaynağı üretmiyor ya da taşımıyoruz; bunun yerine bu cihaz yoğun gama radyasyonunun zaten mevcut olduğu yerler için tasarlandı” dedi. “Bu yaklaşımın güzelliği, koruyucu malzemelerin bir sintilatör ile değiştirilebilmesi ve ürettiği parlayan ışığın toplanıp elektriğe dönüştürülebilmesidir.”

Ancak kullanıma sunulmadan önce bazı engeller var. Cao'ya göre, yüksek radyasyon seviyeleri hem sintilatöre hem de güneş piline kademeli olarak zarar veriyor. “Sistemin uzun ömürlü olmasını sağlamak için daha dayanıklı, radyasyona dirençli malzemeler için daha fazla geliştirme yapılması gerekiyor” dedi.

Üstesinden gelinebilirse, bu uzun ömürlü piller, erişilmesi zor olan yüksek radyasyonlu alanlarda, çok az bakım gerektirerek veya hiç bakım gerektirmeden kullanılabilir ve bu da onları çekici bir enerji çözümü haline getirir.

“Araştırmanın eş yazarı İbrahim Oksuz yaptığı açıklamada, nükleer pil konseptinin çok umut verici olduğunu söyledi. “Hala geliştirilecek çok alan var, ancak gelecekte bu yaklaşımın hem enerji üretiminde hem de sensör endüstrisinde kendine önemli bir yer açacağına inanıyorum.”

Bu yazı LIVESCIENCE’ de yayınlanmıştır.