Forradalmi fejlesztés: biztonságos nukleáris elem született Dél-Koreában
A nukleáris energia hallatán sokakban félelem ébred, ám a Dél-Koreában kifejlesztett új típusú akkumulátor éppen ennek ellenkezőjét ígéri: hosszú évtizedeken át tartó áramtermelést, veszélyes sugárzás nélkül.
A Daegu Gyeongbuk Tudományos és Technológiai Intézet kutatói olyan nukleáris elemet hoztak létre, amely béta-részecskéket alakít át villamos energiává, és ezzel új távlatokat nyithat az orvosi eszközök és a mikroelektronika területén.
Hogyan működik az új elem?
Az eszköz neve festékérzékenyített betavoltaikus cella, amelynek működési elve meglepően elegáns. Az alapját a szén-14 izotóp adja, amely természetes radioaktív bomlása során béta-részecskéket – azaz nagy energiájú elektronokat – bocsát ki.
Ezek a részecskék egy titán-dioxid félvezetőre csapódnak, amelyet ruténiumalapú festékréteg borít. A becsapódás elektronokat üt ki a festékből, ezáltal elektromos áramot generál. Bár a kísérleti elem teljesítménye szerény – nagyjából egy aszpirin méretű cella az alap zsebszámológép energiaigényének mindössze 0,4 százalékát fedezi –, a kutatók szerint így is bőven akad gyakorlati haszna.
Mire lehet használni?
Az apró nukleáris elem elsősorban orvosi eszközök, például pacemakerek energiaellátásában jelentenek áttörést, hiszen évtizedekig képesek működni anélkül, hogy cserére lenne szükség. Emellett alkalmasak lehetnek környezetvédelmi szenzorok, RFID-címkék vagy mikroáramkörök működtetésére is.
Az is előny, hogy az elem képes kondenzátorokat „lassan feltölteni”, így olyan eszközöknél is hasznos lehet, amelyek időnként nagyobb energialöketet igényelnek.
Biztonságosabb, mint a lítium-ion akkumulátorok?
A fejlesztők hangsúlyozzák, hogy a technológia meglepően biztonságos. A szén-14 által kibocsátott béta-részecskék a természetben is előfordulnak, még az emberi testben is jelen vannak. Az árnyékolásukhoz pedig elegendő egy vékony alumíniumfólia.
Mivel szilárdtest-elemekről van szó, amelyek nem tartalmaznak gyúlékony anyagokat, a kutatók szerint ezek a nukleáris akkumulátorok biztonságosabbak lehetnek a jelenlegi lítium-ion technológiánál, amely gyakran hajlamos a túlmelegedésre és akár robbanásra is.
Atomenergiás elemek múltja és jelene
Az ötlet nem teljesen új. Már 1954-ben megszületett az első radioizotópos elem az Egyesült Államokban, amely a sztroncíum-90 izotóp béta-bomlását alakította át árammá. Az 1960-as évektől kezdve pedig a Radioizotópos Termoelektromos Generátorok (RTG) játszottak kulcsszerepet az űrkutatásban, például a plutónium-238 energiáját használták fel.
A közelmúltban is születtek figyelemre méltó fejlesztések: a kínai Betavolt vállalat például nikkel-63-ból és gyémánt félvezetőből készített olyan elemet, amely akár 50 évig képes működni. Az angol Arkenlight pedig szén-14 gyémántokat használ hasonló célra.
Új korszak küszöbén
Bár a most bemutatott technológia még gyerekcipőben jár, a hatékonyság és a biztonság terén elért eredmények arra utalnak, hogy hamarosan mindennapi eszközeinkben is találkozhatunk velük. A fejlesztések azt bizonyítják: a nukleáris energia nem feltétlenül a félelem szinonimája – lehet a jövő biztonságos, megbízható és hosszan tartó energiaforrása is.
