Čínští vědci nedávno oficiálně oznámili výsledky svého výzkumu jaderných baterií v časopise Nature . Výzkumný tým profesora Wang Shu Ao z Univerzity Dong Wu (Čína) proto využil alfa záření uvolňované z radioaktivních izotopů k vytvoření tohoto typu baterie.

V současné době jsou alfa radioaktivní izotopy jasnými „kandidáty“ pro mikronukleární baterie díky své vysoké energii rozpadu, od 4 do 6 megaelektronvoltů (MeV). Potenciální energie alfa záření daleko převyšuje energii zařízení pro těžbu beta radioaktivních izotopů. Nejvyšší energie rozpadu beta radioaktivních izotopů je přitom přibližně několik desítek kiloelektronvoltů (KeV).

Přestože je účinnost 8 000krát vyšší než u konvenčních baterií, mikronukleární baterie má stále omezení, protože extrémně krátký průnik do pevných látek způsobuje, že alfa částice ztrácejí velké množství energie v důsledku samoabsorpčního efektu. Podle profesora Vuong Thu Ao - vedoucího výzkumného týmu: „Efekt samoabsorpčního efektu snižuje skutečnou kapacitu alfa radioizotopové mikronukleární baterie mnohem více než teoretickou.“

462545951_502359769364359_3303031661309682622_n.jpg
Ilustrace mikronukleární baterie vytvořené čínskými vědci. Zdroj fotografie: SCMP

Konstrukce mikronukleární baterie má integrovanou vrstvu, která funguje jako solární článek, aby co nejlépe využila alfa záření. Tým začlenil energetický měnič – polymerní vrstvu obklopující izotop, která přenáší energii uvolněnou během záření. Přeměňuje ji na světlo a elektřinu, podobně jako fotovoltaický článek.

Podle tohoto výzkumu, s použitím pouhých 11 mikrokurií (μCi) syntetické radioaktivní látky 243Am, komplex produkoval luminiscenci z alfa paprsků emitovaných procesem izotopového rozpadu. V jiném experimentu byl luminiscenční výkon stanoven na 11,88 nanowattu (nW) s účinností přeměny energie z procesu rozpadu na světlo dosahující 3,43 %.

Výzkumný tým uvedl, že fotovoltaická jaderná baterie, která přeměňuje záření na elektrickou energii, má dlouhou životnost a funguje nezávisle na změnách teploty. Konkrétně experimentální mikronukleární baterie má celkovou účinnost přeměny energie 0,889 % a generuje 139 mikrowattů/curie.

Mikronukleární baterie vyvinutá výzkumným týmem byla důkladně ověřena pomocí teorií a mnoha experimentů, které ukazují, že její účinnost přeměny energie je 8 000krát vyšší než u konvenčních bateriových struktur.

Stejně tak je i výkonový měnič vysoce stabilní a jeho výkonové parametry zůstávají téměř konstantní po více než 200 hodin nepřetržitého provozu. S poločasem rozpadu 243 Am syntetického radioaktivního materiálu má mikronukleární baterie životnost až několik století.

Struktura baterie (foto 1), charakteristiky měniče energie (foto 2), teoretické a experimentální výsledky výzkumu (foto 3) a výsledky měření výkonu baterie (foto 4). Zdroj fotografie: Čínská klíčová výzkumná laboratoř nukleární medicíny a radiační bezpečnosti.

„Toto je jeden z hlavních průlomů v oblasti jaderných baterií v posledních desetiletích,“ komentoval China Science and Technology Daily . Výzkum se nejen zabývá strategickými a bezpečnostními potřebami Číny v oblasti jaderné energie, ale také nabízí nový přístup k využití jaderného odpadu a aktinoidních nuklidů mimo jaderný palivový cyklus.

Noviny SCMP to zhodnotily takto: „Dlouhý poločas rozpadu a vysokoenergetický alfa rozpad některých izotopů se projevují ve formě radioaktivní toxicity jaderného odpadu. Tyto izotopy však stále přinášejí výhodu dlouhého života a vysoké energie.“

Profesor Wang Shu Ao je čínský vědec, který dosáhl velkých úspěchů v projektech jaderného odpadu a čištění odpadních vod, stejně jako ve výzkumu reakce na mimořádné události. Mnoho let se zaměřoval na strategické potřeby Číny v oblasti udržitelného a bezpečného jaderného rozvoje.

Přední světový vědec v oblasti nanotechnologií opouští USA, aby se vrátil domů a přispěl ČÍNA - Ve věku 63 let se pan Vuong Trung Lam, přední světový vědec v oblasti nanotechnologií, rozhodl vrátit domů po téměř 30 letech práce v USA.