Батарея на атомных отходах

16.02.2025

Команда ученых из Университета штата Огайо разработали революционную батарею, которая превращает ядерную энергию в электричество с помощью светового излучения. Эта технология открывает новые перспективы для полезного использования радиоактивных отходов и производства энергии в экстремальных условиях.

Батарея основана на сочетании сцинтилляционных кристаллов и солнечных элементов. Сцинтилляционные кристаллы обладают высокой плотностью и способны излучать свет при поглощении радиации. Затем солнечные элементы улавливают этот свет и преобразуют его в электрический ток. Такой механизм позволяет эффективно использовать окружающее гамма-излучение.

Прототип батареи, размером около 4 кубических сантиметров, был протестирован в Лаборатории ядерных реакторов штата Огайо. Ученые использовали два радиоактивных изотопа - цезий-137 и кобальт-60, которые являются распространенными продуктами деления ядерного топлива. При использовании цезия-137 батарея генерировала 288 нановатт. При применении более мощного кобальта-60 мощность достигала 1,5 микроватта, чего достаточно для питания миниатюрного датчика.

"Это прорывные результаты с точки зрения выходной мощности", - отметил соавтор исследования, научный сотрудник Ибрагим Оксуз.

Главный автор исследования, профессор Реймонд Цао, считает, что при наличии подходящего радиоактивного источника такие батареи можно масштабировать для более мощных приложений.

Исследователи рассматривают следующие потенциальные области применения: источники энергии в местах хранения ядерных отходов, энергоснабжение в космических и глубоководных миссиях, автономные датчики и системы мониторинга в условиях радиации.

Важно отметить, что сама батарея не содержит радиоактивных материалов, а лишь использует окружающее гамма-излучение. Несмотря на его высокую проникающую способность, устройство остается безопасным для человека.

Ключевым фактором эффективности является состав сцинтилляционного кристалла. Его форма и размер напрямую влияют на количество поглощаемого излучения и конечную выходную мощность. Однако одно из главных преимуществ технологии - длительный срок службы без необходимости обслуживания.

Основной вызов при масштабировании технологии связан с затратами на производство. "Разработка таких батарей в промышленных масштабах потребует значительных вложений, если не удастся удешевить процесс", - отметил профессор Цао.

Дальнейшие исследования будут направлены на оценку долговечности батарей, их производительности в различных условиях и поиск оптимальных материалов.

"Концепция ядерной батареи очень перспективна. Мы видим множество возможностей для улучшения, и я уверен, что этот подход займет важное место в индустрии сенсоров и энергетики", - подытожил Ибрагим Оксуз.

Исследование получило поддержку Национальной администрации по ядерной безопасности и Управления энергоэффективности Министерства энергетики США.

<< Назад: Запоминание снов 16.02.2025

>> Вперед: Доставка инсулина наночастицами 15.02.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Создан биоразлагаемый транзистор на основе белков 24.03.2012 Группа ученых с помощью передовых методов из различных областей науки создали транзистор на основе белков, присутствующих в организме человека. По расчетам разработчиков из Тель-Авивского университета, новая технология может стать основой для различных гибких электронных наноустройств, обладающих способностью к биоразложению. Одна из проблем использования кремния в качестве полупроводника заключается в том, что кремниевый транзистор должен создаваться "сверху вниз". Производители берут лист кремния и фактически "вырезают" из него микрочип. Этот метод ограничивает возможности транзисторов, особенно в плане миниатюризации и гибкости. Таким образом, кремний стремительно устаревает, к тому же, переработка вышедшей из употребления электроники стоит недешево и загрязняет окружающую среду. Ученые использовали последние достижения химии и биологии для создания идеального транзистора. Они изучали различные комбинации протеинов крови, молока и слизи с целью создания самоорганизующихся молекул, формирующих полупроводниковые пленки на наноуровне. В случае с белками крови, например, удалось получить пленки толщиной около 4 нанометров, что в 4,5 раза тоньше, чем при использовании современных кремниевых технологий. С помощью белков трех различных видов можно создать полноценную электронную схему, обладающую уникальными возможностями. Например, белок крови имеет способность поглощать кислород, что позволяет производить полупроводники из определенных химических веществ. В свою очередь, молочные протеины образуют волокна, формирующие структуру транзисторов, в то время как белки слизистой оболочки имеют возможность удерживать красный, зеленый и синий флуоресцентные красители. Таким образом схема может излучать белый свет, необходимый для продвинутой оптики. В целом, природные особенности каждого белка дают исследователям возможность управлять свойствами органического транзистора: менять проводимость, память, флуоресценцию и т.д. Транзисторы на основе белков могут совершить прорыв в электронике. Они идеально подходят для небольших гибких устройств, поскольку в отличие от кремния не ломаются. Это позволит начать выпуск нового поколения гибких экранов, мобильных телефонов, биосенсоров, микропроцессоров и т.д. При этом данная электроника будет биоразлагаемой и не нанесет ущерба окружающей среде.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026