Δημιούργησαν ένα τεχνητό διαμάντι με πυρηνικά απόβλητα το οποίο είναι ικανό να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα

Φυσικοί και χημικοί του Πανεπιστημίου του Bristol δημιούργησαν ένα τεχνητό διαμάντι το οποίο, όταν βρίσκεται σε ραδιενεργό πεδίο, είναι ικανό να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα- μια τεχνολογία η οποία στην ουσία μπορεί να επιτρέψει την παραγωγή ηλεκτρισμού από πυρηνική μπαταρία η οποία χρησιμοποιεί πυρηνικά απόβλητα. Η εξέλιξη αυτή θα μπορούσε να λύσει κάποια από τα σημαντικότερα προβλήματα των πυρηνικών απόβλητων, της παραγωγής ενέργειας και της διάρκειας ζωής των μπαταριών.

Τα πυρηνικά απόβλητα μπορούν τώρα να μετατραπούν σε καθαρή πηγή ενέργειας μέσα από μια νέα μέθοδο που επιτρέπει το ραδιενεργό στοιχείο γραφίτη να παράξει ηλεκτρική ενέργεια μέσω των τεχνητών διαμαντιών.

Η πρωτοποριακή αυτή μέθοδος παρουσιάστηκε στην εκδήλωση «Ideas to change the world» του Cabot Institute την Παρασκευή 25 Νοεμβρίου. Εν αντιθέσεις με τις περισσότερες τεχνολογίες παραγωγής ενέργειας, που χρησιμοποιούν ενέργεια για τη μετακίνηση ενός μαγνήτη μέσα από ένα συρμάτινο πηνίο για την παραγωγή ρεύματος, το τεχνητό διαμάντι μπορεί να παράγει ρεύμα απλά και μόνο μέσω της τοποθέτησής του κοντά σε μια ραδιενεργή πηγή.

Ο Tom Scott, καθηγητής Υλικών στο Interface Analysis Centre του πανεπιστημίου και μέλος του Cabot Institute είπε πως στην όλη διαδικασία δεν περιλαμβάνονται κινούμενα τμήματα, δεν υπάρχουν εκπομπές και δεν απαιτείται συντήρηση- πρόκειται απλά για άμεση παραγωγή ενέργειας. «Εγκιβωτίζοντας ραδιενεργό υλικό μέσα σε διαμάντια, μετατρέπουμε το μακροπρόθεσμο πρόβλημα των πυρηνικών αποβλήτων σε μια πυρηνική μπαταρία, για μακρόχρονη παραγωγή καθαρής ενέργειας».

Η ομάδα επέδειξε μια πρωτότυπη «μπαταρία διαμαντιού» χρησιμοποιώντας νικέλιο-63 ως πηγή ραδιενέργειας. Ωστόσο, πλέον εργάζονται πάνω στη βελτίωση των επιδόσεων μέσω αξιοποίησης του άνθρακα-14, μιας ραδιενεργής «εκδοχής» του άνθρακα, που παράγεται σε όγκους γραφίτη η οποίοι χρησιμοποιούνται σε πυρηνικές εγκαταστάσεις. Έρευνες πανεπιστημιακών στο Μπρίστολ έχουν δείξει πως ο ραδιενεργός άνθρακας-14 συγκεντρώνεται στην επιφάνεια αυτών των όγκων.

Ο άνθρακας-14 που εξάγεται από εκεί στη συνέχεια κλείνεται σε ένα διαμάντι, με αποτέλεσμα μια πυρηνική μπαταρία. Σημειώνεται πως η Μ. Βρετανία κατέχει περίπου 95.000 τόνους τούβλων γραφίτη, και η εξαγωγή του άνθρακα-14 τα καθιστά λιγότερο ραδιενεργά- με αποτέλεσμα τη μείωση του κόστους και της δυσκολίας της αποθήκευσης των συγκεκριμένων πυρηνικών αποβλήτων.

Επίσης, το πλεονέκτημα του άνθρακα-14 είναι ότι εκπέμπει ραδιενεργή ακτινοβολία χαμηλής εμβέλειας, η οποία απορροφάται γρήγορα από στέρεα υλικά. Αυτό την καθιστά σαφώς επικίνδυνη για τον ανθρώπινο οργανισμό, αλλά ταυτόχρονα σημαίνει πως μπορεί να κατακρατάται με ασφάλεια μέσα στο διαμάντι, καθώς δεν μπορεί να διαφύγει.

Το διαμάντι, ως γνωστόν, είναι το σκληρότερο γνωστό υλικό, οπότε, όπως τονίζει ο Dr. Neil Fox, της Σχολής Χημείας του πανεπιστημίου, «κυριολεκτικά δεν υπάρχει τίποτα άλλο που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε, το οποίο να προσφέρει μεγαλύτερη προστασία».

Παρά τις (προς το παρόν) χαμηλές επιδόσεις τους, σε σχέση με τις σημερινές μπαταρίες, η διάρκεια ζωής αυτών των μπαταριών θα μπορούσε να φέρει επανάσταση όσον αφορά στην τροφοδοσία συσκευών για μεγάλο χρονικό διάστημα: Μια τέτοια μπαταρία που χρησιμοποιεί άνθρακα-14 θα χρειαζόταν 5.730 χρόνια για να φτάσει στο 50%- χρονικό διάστημα που αντιστοιχεί σχεδόν στην ύπαρξη του ίδιο του ανθρώπινου πολιτισμού.

Όπως τονίζει ο καθηγητής Scott, «οι προφανείς εφαρμογές θα ήταν σε ηλεκτρικές συσκευές χαμηλής ενέργειας, όπου απαιτούνται πηγές ενέργειας μακράς ζωής, όπως οι βηματοδότες, οι δορυφόροι, τα drones που πετούν σε μεγάλα ύψη ή ακόμα και τα διαστημόπλοια».