虽然,核能源作为一种新能源不会像石油煤炭等传统能源一样对地球大气环境造成污染,但是,核能源使用过后会产生放射性废料,这些废料放射性很强对人体危害极大,且很难处理。长久以来,处理核废料都是一个困扰人们的问题。
而近日,来自英国的科学家团队开发出了一种一石二鸟的新技术,这种技术不仅能够解决核废料的处理问题,同时还能提供清洁能源。
▲等待处理的核废料
【钻石将核废料变成环保电池】
近日,英国布里斯托大学宣布,该校物理学家和化学家组成的研究团队开发出一种新技术,他们将带有放射性的核废料包裹进钻石,制造出了一种新型的人造“钻石电池”,这种放射性钻石电池的使用寿命长达5000年以上。
与其它大多数发电技术不同,“钻石电池”只需要足够接近一种放射源就可以产生电荷。英国布里斯托大学交互分析中心材料科学家汤姆·斯科特教授介绍说,“其中不需要运动的部件,不会产生辐射,也不需要维护,‘钻石电池’就可以直接发电。”
将放射性物质封装于钻石内,同时也解决了核废料处理问题,这是一个长期困扰科学家的难题。现在可以将核废料转化成核电池,并可以作为一种长期供电的清洁能源。
【核废料制成“钻石电池”很安全】
据悉,研究人员制造的“钻石电池”原型采用的是放射性同位素“镍-63”作为放射源。目前,研究人员正在致力于提高这种电池的效能。为了实现这一目标,他们采用碳的一种放射性版本“碳-14”作为放射源。
研究人员解释道:“之所以选择‘碳-14’作为放射源物质,是因为它会放射出一种短程放射线,可以被任何固态物质吸收。因此,裸露的皮肤碰到它,当然很危险。但如果被封装到钻石中,任何短程放射线都无法逃离。事实上,钻石是人类已知最坚硬的物质,其它任何物质可能都无法提供比钻石更好的保护。”
研究人员将“碳-14”提取后,再将其封装于一块人造钻石中,就制成了一块核电池。由于放射源被安全地封装于非放射性的钻石中,而外层的钻石又是已知最坚硬的物质。因此,研究人员表示,从理论上讲这种电池使用起来是安全的。
▲传统电池
【“钻石电池”寿命五千年以上】
据悉,碳-14主要集中于核电站反应堆的石墨块表面,这些石墨因为辐射的影响从稳定的碳转化成放射性碳-14,其半衰期为5730年,这就意味着一块2016年生产的电池可以用到7746年才会耗完一半的能量。
而且,英国当前拥有大约95000吨含放射性碳-14的石墨块,对其储存和处理的过程不仅危险而且耗费巨资。
该研究团队认为,可以将这些碳-14提取出来,将其包裹进钻石中可制成全新的核能电池。这些核废料中的辐射就会逐步消减,后续处理的难度和费用会大大降低。
【“钻石电池”运用前景广阔】
当然,与当今其它的电池技术相比,“钻石电池”的电量相对较低。但是,它们足够长的寿命意味着它们可以在续航时间上彻底改变电池的属性。
研究员表示,“根据放射性物质的半衰期,这种电池会持续损失电能。5730年后,这块电池将只剩下一半的电量。11000年,它将只剩下25%的电量。”
但是,5730年后,“钻石电池”仍将以低电量持续工作。不过,其电流强到足以保证一些仪器或设备的运行,不管是卫星还是太空船,当然这也要根据特定设备的电量需求而定。
未来,这些“钻石电池”将可用于那些不适合充电或不便更换传统电池的环境中,尤其是各种电量需求低但是需要长时间供电的设备上,比如心脏起搏器、卫星、无人机甚至太空船等。(DQC)