تمكن باحثون من جامعة ولاية أوهايو الأمريكية من تطوير بطارية قادرة على تحويل النفايات النووية إلى كهرباء، هذه التكنولوجيا الجديدة تعتمد على الإشعاع الغاما الناتج عن الوقود النووي المستنفد لتوليد الطاقة، مما يقدم مصدر طاقة أكثر نظافة وكفاءة.
البطارية النووية تستخدم البلورات الكاشفة لتحويل الإشعاع إلى كهرباء
تعتمد البطارية المبتكرة على استخدام البلورات الكاشفة، وهي مواد تتميز بقدرتها على إصدار الضوء عند تعرضها للإشعاع، يتم التقاط هذا الضوء بواسطة خلايا شمسية، التي تقوم بدورها بتحويله إلى كهرباء، كما هو الحال في الألواح الشمسية المثبتة على الأسطح، قال ريموند كاو، الباحث الرئيسي في الدراسة: "نحن نحصد شيئًا يعتبر نفايات، وبطبيعة الحال، نحاول تحويله إلى كنز."
اختبار البطارية باستخدام النظائر المشعة
تم اختبار نموذج البطارية باستخدام نظيرين مشعين شائعين في الوقود النووي المستنفد، هما السيزيوم-137 والكوبالت-60، أظهرت النتائج أن البطارية تولد 288 نانوواط باستخدام السيزيوم-137 و1.5 ميكروواط باستخدام الكوبالت-60، وهو ما يكفي لتشغيل جهاز استشعار صغير، أكد كاو قائلاً: "على الرغم من أن معظم قياسات الطاقة للأجهزة المنزلية والإلكترونيات تُقاس بالكيلوواط، إلا أن هذه النتائج تشير إلى أنه مع وجود مصدر طاقة مناسب، يمكن تكبير هذه الأجهزة لتستهدف تطبيقات على أو تجاوز مستوى الواط."
معالجة مشكلة النفايات النووية
تعتبر هذه التقنية خطوة هامة نحو حل مشكلة النفايات النووية، التي تعد من المنتجات الثانوية الكبيرة الناتجة عن توليد الطاقة النووية، على الرغم من أن محطات الطاقة النووية توفر حوالي 20% من الكهرباء في الولايات المتحدة مع انبعاثات غازات دفيئة ضئيلة، إلا أنها تولد نفايات مشعة قد تشكل خطرا على صحة الإنسان، قال الباحثون في بيان صحفي: "من خلال تحويل هذه النفايات إلى كهرباء، توفر هذه البطارية مسارًا محتملاً لتحويل عبء النفايات إلى مورد قيم."
تصميم البطارية وتأثيره على إنتاج الطاقة
تساهم التصميمات الخاصة بالبلورات الكاشفة في تحسين امتصاص الإشعاع وتحويله إلى ضوء، حيث أن زيادة الحجم والمساحة السطحية لهذه البلورات يمكن أن يحسن كفاءة امتصاص الإشعاع، ومع ذلك فإن تكبير هذه التقنية للاستخدامات الواسعة يتطلب معالجة التكاليف المتعلقة بالإنتاج وإجراء مزيد من البحث، ورغم ذلك يمثل هذا الاختراق خطوة كبيرة نحو استخدام أكثر استدامة وكفاءة للطاقة النووية.
تطبيقات البطارية في بيئات الإشعاع العالي
تم تصميم هذه البطارية بحيث تكون مثالية للأماكن التي تتواجد فيها مستويات عالية من الإشعاع، مثل منشآت تخزين النفايات النووية، واستكشاف أعماق البحار، وحتى المهام الفضائية، وأكد الباحثون أن البطارية لا تحتوي على مواد مشعة، مما يجعلها آمنة للمس، على الرغم من أن الإشعاع المستخدم في هذا العمل يكون أكثر نفاذية من الأشعة السينية أو الأشعة المقطعية بحوالي مئة مرة.
خطوات مستقبلية لتوسيع الاستخدام
في الختام أكد إبراهيم أكسوز المشارك في كتابة الدراسة، أن هذه النتائج تمثل تقدما كبيرا في إنتاج الطاقة: "هذه النتائج تعتبر اختراقا في مجال إنتاج الطاقة، على الرغم من أن هذه العملية لا تزال في مراحلها الأولية، إلا أن الخطوة التالية تتضمن توليد مزيد من الطاقة الكهربائية عبر تكبير النموذج."
