เมื่อไม่นานนี้ นักวิทยาศาสตร์ ชาวจีนได้ประกาศผลการวิจัยแบตเตอรี่พลังงานนิวเคลียร์อย่างเป็นทางการใน นิตยสาร Nature ดังนั้น ทีมวิจัยของศาสตราจารย์ Wang Shu Ao แห่งมหาวิทยาลัย Dong Wu (จีน) จึงใช้ประโยชน์จากรังสีอัลฟาที่ปล่อยออกมาจากไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเพื่อสร้างแบตเตอรี่ประเภทนี้

ปัจจุบัน ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีแอลฟาเป็น "ตัวเลือก" ที่สดใสสำหรับแบตเตอรี่ไมโครนิวเคลียร์ เนื่องจากมีพลังงานสลายตัวสูง ตั้งแต่ 4 ถึง 6 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) พลังงานศักย์ของรังสีแอลฟาสูงกว่าอุปกรณ์ขุดไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีบีตามาก ในขณะเดียวกัน พลังงานสลายตัวสูงสุดของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีบีตาอยู่ที่ประมาณหลายสิบกิโลอิเล็กตรอนโวลต์ (KeV)

แม้ว่าแบตเตอรี่ไมโครนิวเคลียร์จะมีประสิทธิภาพสูงกว่าแบตเตอรี่ทั่วไปถึง 8,000 เท่า แต่แบตเตอรี่ไมโครนิวเคลียร์ก็ยังมีข้อจำกัดอยู่ เนื่องจากการแทรกซึมในของแข็งในระยะเวลาสั้นมากทำให้อนุภาคแอลฟาสูญเสียพลังงานจำนวนมากผ่านเอฟเฟกต์การดูดซับตัวเอง ศาสตราจารย์ Vuong Thu Ao หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า "เอฟเฟกต์การดูดซับตัวเองทำให้ความจุจริงของแบตเตอรี่ไมโครนิวเคลียร์ไอโซโทปรังสีแอลฟาลดลงมากกว่าในเชิงทฤษฎีมาก"

462545951_502359769364359_3303031661309682622_n.jpg
ภาพประกอบแบตเตอรี่ไมโครนิวเคลียร์ที่สร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวจีน แหล่งที่มาของภาพ: SCMP

การออกแบบแบตเตอรี่ไมโครนิวเคลียร์มีชั้นรวมที่ทำหน้าที่เหมือนเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อให้ใช้ประโยชน์จากรังสีอัลฟาได้มากที่สุด ทีมงานได้รวมตัวแปลงพลังงานเข้าไปด้วย ซึ่งเป็นชั้นโพลีเมอร์ที่ล้อมรอบไอโซโทปที่ถ่ายโอนพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาในระหว่างการแผ่รังสี โดยแปลงพลังงานดังกล่าวให้เป็นแสงและไฟฟ้า เช่นเดียวกับเซลล์แสงอาทิตย์

จากการวิจัยนี้ พบว่าสารเชิงซ้อน 243Am ที่มีปริมาณเพียง 11 ไมโครคูรี (μCi) สามารถเรืองแสงได้จากรังสีอัลฟาที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการสลายตัวของไอโซโทป ในการทดลองอื่น พบว่ากำลังเรืองแสงอยู่ที่ 11.88 นาโนวัตต์ (nW) โดยมีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานจากกระบวนการสลายตัวเป็นแสงถึง 3.43%

ทีมวิจัยกล่าวว่าแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่แปลงรังสีเป็นพลังงานไฟฟ้ามีอายุการใช้งานยาวนานและทำงานได้โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แบตเตอรี่ไมโครนิวเคลียร์ที่ใช้ในการทดลองมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานรวม 0.889% และสร้างพลังงานได้ 139 ไมโครวัตต์ต่อคูรี

แบตเตอรี่ไมโครนิวเคลียร์ที่พัฒนาโดยทีมวิจัยได้รับการพิสูจน์อย่างเข้มงวดผ่านทฤษฎีและการทดลองมากมาย แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงกว่าโครงสร้างแบตเตอรี่แบบทั่วไปถึง 8,000 เท่า

นอกจากนี้ ตัวแปลงพลังงานยังมีความเสถียรสูง โดยพารามิเตอร์ประสิทธิภาพยังคงเกือบคงที่ตลอดระยะเวลาการทำงานต่อเนื่องมากกว่า 200 ชั่วโมง ด้วยครึ่งชีวิต 243 แอมแปร์ของวัสดุสังเคราะห์กัมมันตภาพรังสี แบตเตอรี่ไมโครนิวเคลียร์จึงมีอายุการใช้งานนานถึงหลายศตวรรษ

โครงสร้างแบตเตอรี่ (ภาพที่ 1) ลักษณะของตัวแปลงพลังงาน (ภาพที่ 2) ผลการวิจัยเชิงทฤษฎีและเชิงทดลอง (ภาพที่ 3) และผลประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ (ภาพที่ 4) แหล่งที่มาของภาพ: ห้องปฏิบัติการวิจัยหลักด้านเวชศาสตร์นิวเคลียร์และความปลอดภัยจากรังสีของจีน

“นี่เป็นหนึ่งในความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้านแบตเตอรี่นิวเคลียร์ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา” China Science and Technology Daily แสดงความคิดเห็น การวิจัยนี้ไม่เพียงแต่ตอบโจทย์ความต้องการเชิงยุทธศาสตร์และความปลอดภัยของพลังงานนิวเคลียร์ของจีนเท่านั้น แต่ยังเสนอแนวทางใหม่ในการใช้ขยะนิวเคลียร์และนิวไคลด์แอกทิไนด์นอกวงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์อีกด้วย

หนังสือพิมพ์ SCMP ประเมินดังนี้: "ครึ่งชีวิตที่ยาวนานและการสลายตัวของแอลฟาพลังงานสูงของไอโซโทปบางชนิดแสดงออกมาในรูปแบบของพิษกัมมันตภาพรังสีของขยะนิวเคลียร์ อย่างไรก็ตาม ไอโซโทปเหล่านี้ยังคงมีข้อได้เปรียบคือมีอายุยืนยาวและพลังงานสูง"

ศาสตราจารย์หวาง ซู่ อ้าว เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวจีนที่ประสบความสำเร็จอย่างมากในโครงการบำบัดขยะนิวเคลียร์และน้ำเสีย รวมถึงการวิจัยเกี่ยวกับการตอบสนองต่อเหตุฉุกเฉินจากอุบัติเหตุ เขาใช้เวลาหลายปีในการมุ่งเน้นไปที่ความต้องการเชิงกลยุทธ์ของจีนในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ที่ยั่งยืนและปลอดภัย

นักวิทยาศาสตร์ด้านนาโนเทคโนโลยีชั้นนำของโลก เดินทางออกจากสหรัฐอเมริกาเพื่อกลับบ้านเกิดเพื่อสร้างคุณประโยชน์ให้ กับประเทศ จีน - เมื่ออายุ 63 ปี นายหวู่ จุง ลัม นักวิทยาศาสตร์ด้านนาโนเทคโนโลยีชั้นนำของโลกตัดสินใจกลับบ้านเกิดหลังจากทำงานในสหรัฐอเมริกามานานเกือบ 30 ปี