Sonsuz Enerjiye Yakın mıyız? Nükleer Atıkla Çalışan Pil Geliştirildi
Bir çalışma, güçlü nükleer radyasyonun cihaz verimliliğini artırdığını ortaya koyuyor.
Yeni bir çalışmaya göre araştırmacılar, nükleer enerjiyi ışık emisyonu yoluyla elektriğe dönüştürebilen bir pil geliştirdi.
Nükleer enerji santralleri Amerika Birleşik Devletleri’ndeki elektriğin yaklaşık %20’sini üretmekte ve minimum düzeyde sera gazı emisyonu üretmektedir. Bununla birlikte, insan sağlığı ve çevre için risk oluşturan radyoaktif atıklar da üretirler ve bu da güvenli bir şekilde bertaraf edilmelerini önemli bir zorluk haline getirir.
Ohio Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacıların liderliğindeki bir ekip, bu sorunu çözmek için elektrik üretmek üzere ortamdaki gama radyasyonundan yararlanan bir sistem tasarladı. Radyasyona maruz kaldığında ışık yayan yüksek yoğunluklu malzemeler olan sintilatör kristallerini güneş pilleriyle birleştirerek, nükleer enerjiyi mikroçipler gibi mikroelektronikleri çalıştıracak kadar güçlü bir elektrik çıkışına dönüştürmeyi başardılar.
Yaklaşık 4 santimetreküplük bir prototip olan bu pili test etmek için araştırmacılar, kullanılmış nükleer yakıttan çıkan en önemli fisyon ürünlerinden bazıları olan sezyum-137 ve kobalt-60 olmak üzere iki farklı radyoaktif kaynak kullandılar. Pil, Ohio State’in Nükleer Reaktör Laboratuvarı’nda test edildi. NRL, öğrenci ve fakülte araştırmalarını, öğrenci eğitimini ve endüstriye hizmeti destekler – elektrik enerjisi üretmez.
Performans ve Potansiyel Ölçeklendirme
Elde ettikleri sonuçlar sezyum-137 kullanıldığında pilin 288 nanowatt ürettiğini gösterdi. Ancak çok daha güçlü bir izotop olan kobalt-60 kullanıldığında pil, küçük bir sensörü çalıştırmaya yetecek kadar, 1,5 mikrowatt güç üretti.
Çalışmanın başyazarı ve Ohio State’te makine ve havacılık mühendisliği profesörü olan Raymond Cao, evler ve elektronik cihazlar için güç çıkışlarının çoğu kilowatt cinsinden ölçülse de, bunun doğru güç kaynağıyla bu tür cihazların watt düzeyinde veya ötesinde uygulamaları hedefleyecek şekilde ölçeklendirilebileceğini gösterdiğini söyledi.
Araştırmacılar, bu pillerin nükleer atık depolama havuzları veya uzay ve derin deniz keşifleri için nükleer sistemler gibi nükleer atıkların üretildiği yerlerin yakınında kullanılacağını, kamusal kullanım için tasarlanmadığını söyledi. Neyse ki, bu çalışmada kullanılan gama radyasyonu normal bir X-ışını veya CT taramasından yaklaşık yüz kat daha nüfuz edici olmasına rağmen, pilin kendisi radyoaktif malzemeler içermiyor, yani dokunmak hala güvenli.
Ohio Eyaleti Nükleer Reaktör Laboratuvarı’nın direktörlüğünü de yürüten Cao, “Doğanın atık olarak gördüğü bir şeyi topluyor ve onu hazineye dönüştürmeye çalışıyoruz” dedi.
Verimlilik için Kristal Tasarımını Optimize Etmek
Araştırmaya göre, ekibin kullandığı prototip sintilatör kristalinin yapısı nedeniyle ekibin pili de güç artışı yaşamış olabilir. Kristallerin şekli ve boyutunun bile nihai elektrik çıkışını etkileyebileceğini, çünkü daha büyük bir hacmin daha fazla radyasyon emmesine ve bu ekstra enerjiyi daha fazla ışığa dönüştürmesine izin verdiğini buldular. Daha geniş bir yüzey alanı da güneş pilinin güç üretmesine yardımcı oluyor.
Çalışmanın eş yazarı ve Ohio State’te makine ve havacılık mühendisliği alanında araştırma görevlisi olan İbrahim Oksuz, “Bunlar güç çıkışı açısından çığır açan sonuçlar” dedi. “Bu iki aşamalı süreç henüz ilk aşamalarında, ancak bir sonraki adım ölçek büyütme yapılarıyla daha fazla watt üretmeyi içeriyor.”
Bu tür bataryalar büyük olasılıkla yüksek düzeyde radyasyonun zaten mevcut olduğu ve halkın kolayca erişemeyeceği ortamlarda bulunacağından, bu uzun ömürlü cihazlar çevrelerini kirletmeyecektir. Daha da önemlisi, rutin bakıma ihtiyaç duymadan da çalışabilirler.
Cao, bu piller güvenilir bir şekilde üretilemediği sürece bu teknolojiyi büyütmenin maliyetli olacağını söyledi. Oksuz, güvenli bir şekilde uygulandıklarında ne kadar süre dayanabilecekleri de dahil olmak üzere pillerin kullanışlılığını ve sınırlamalarını değerlendirmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu söyledi.
“Nükleer batarya konsepti çok umut verici” dedi. “Hala geliştirilecek çok alan var, ancak gelecekte bu yaklaşımın hem enerji üretiminde hem de sensör endüstrisinde kendine önemli bir yer açacağına inanıyorum.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Bilim Kurgu Gerçek Oluyor: Kara Deliklerle Sonsuz Enerji İmkânı