Πυρηνικές μπαταρίες από νανοδιαμάντια: Νέες τεχνολογίες προοιωνίζουν ένα διαφορετικό μέλλον

Η πυρηνική σχάση είναι μια διαδικασία παραγωγής ενέργειας με χαμηλότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα, τουλάχιστον όσον αφορά τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Ωστόσο, εκτός από ενέργεια, παράγει και σημαντικές ποσότητες καταλοίπων, τα οποία παραμένουν ραδιενεργά για εκατοντάδες χρόνια.

Η διάσπαση βήτα

Μια ομάδα από ερευνητές θεωρεί ότι έχει τη λύση στο πρόβλημα αυτό και μπορεί να αξιοποιήσει τα πυρηνικά απόβλητα για τη δημιουργία μπαταριών με εντυπωσιακά τεχνικά χαρακτηριστικά. Η διεργασία στην οποία βασίζονται αυτές οι μπαταρίες ονομάζεται διάσπαση βήτα και συμβαίνει όταν ραδιενεργά άτομα αποβάλλουν σωματίδια προκειμένου να σταθεροποιηθεί ο πυρήνας τους. Κατά τη βήτα διάσπαση, τα σωματίδια προσπίπτουν πάνω στα άτομα ενός ημιαγωγού και παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα.

Ωστόσο, η τεχνολογία είναι πολύ πιο σύνθετη. Επειδή η διάσπαση βήτα γίνεται προς όλες τις κατευθύνσεις, μόνο ένα μέρος των σωματιδίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας. Η λύση σε αυτό το πρόβλημα δίνεται από ένα άλλο υλικό, τα συνθετικά διαμάντια που κατασκευάζονται με μια διεργασία που ονομάζεται χημική εναπόθεση ατμών. Οι επιστήμονες εφαρμόζουν αυτή τη διεργασία με ραδιενεργό μεθάνιο (που περιέχει ραδιενεργό άνθρακα-14).

Μερικά μικροβάτ ενέργειας

Τα χαρακτηριστικά των συνθετικών διαμαντιών είναι ιδανικά για τέτοιες εφαρμογές. Είναι σκληρά και άριστοι αγωγοί του ηλεκτρισμού, γι’ αυτό και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μπαταρίες. Προς το παρόν, οι μπαταρίες αυτές περιέχουν περίπου 1 γρ. ραδιενεργού άνθρακα, παρέχοντας λίγα μικροβάτ ενέργειας, πολύ λιγότερα από τις κοινές μπαταρίες. Επειδή όμως έχουν μεγάλη διάρκεια, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε βηματοδότες, σε συσκευές ακοής και αισθητήρες.

Νανοδιαμάντια και μπαταρίες

Μια κατηγορία τέτοιων μπαταριών, οι μπαταρίες νανοδιαμαντιών υψηλής ισχύος, παράγονται με συνδυασμό των παραπάνω τεχνολογιών και νανοτεχνολογίας. Οι συγκεκριμένες έχουν διάρκεια ζωής έως 28.000 χρόνια (ιδανικές για διαστημικά σκάφη και δορυφόρους), είναι επίσης σκληρές και εξαιρετικοί αγωγοί του ηλεκτρισμού, μετατρέπουν άριστα τη θερμότητα που παράγεται στο εσωτερικό τους σε ηλεκτρική ενέργεια, είναι ασφαλείς και έχουν μεγάλο εύρος εφαρμογών.

Προς το παρόν, το κόστος των μπαταριών νανοδιαμαντιών είναι σημαντικά υψηλότερο από τις μπαταρίες λιθίου-πολυμερών. Ωστόσο, κάποια από τα τεχνικά τους χαρακτηριστικά, ειδικά η αφθονία ραδιενεργών αποβλήτων και η πολύ μεγάλη διάρκειά τους, τις καθιστούν ιδανικές για μελλοντικές εφαρμογές. Μπορεί, για παράδειγμα, να χρησιμοποιηθούν σε κινητά τηλέφωνα και να μεταφέρονται σε μια άλλη συσκευή μετά την απόσυρση μιας παλιότερης.

Οι μπαταρίες νανοδιαμαντιών αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη λύση για ένα πιο βιώσιμο μέλλον. Ωστόσο, οι κατασκευαστές είναι αντιμέτωποι με σημαντικές προκλήσεις σχετικές με κόστος παραγωγής και την ενεργειακή απόδοση. Αν αυτά τα εμπόδια ξεπεραστούν, οι μπαταρίες αυτές θα μπορούσαν να συμβάλουν καθοριστικά στη μείωση των πυρηνικών αποβλήτων και στην κάλυψη των αυξανόμενων ενεργειακών αναγκών του πλανήτη.