Kínai tudósok nemrégiben hivatalosan is bejelentették nukleáris energiaakkumulátorokkal kapcsolatos kutatásaik eredményeit a Nature folyóiratban . Ennek megfelelően Wang Shu Ao professzor, a Dongwu Egyetem (Kína) kutatócsoportja radioaktív izotópokból felszabaduló alfa-sugarakat használt fel ilyen típusú akkumulátor létrehozására.

Jelenleg az alfa-radioaktív izotópok fényes „jelöltek” a mikronukleáris akkumulátorok számára, magas, 4-6 megaelektronvolt (MeV) közötti bomlási energiájuk miatt. Az alfa-sugárzás energiája messze meghaladhatja a béta-radioaktív izotópokat bányászó eszközökét. Eközben a legmagasabb béta-radioaktív izotóp bomlási energiája körülbelül több tíz kiloelektronvolt (KeV).

Bár a hatásfoka 8000-szer magasabb, mint a hagyományos akkumulátoroké, a mikronukleáris akkumulátornak továbbra is vannak korlátai, mivel a szilárd anyagokba való rendkívül rövid behatolási képesség miatt az alfa-részecskék sok energiát veszítenek az önabszorpciós hatás miatt. Vuong Thu Ao professzor, a kutatócsoport vezetője szerint: „Az önabszorpciós hatás sokkal jobban csökkenti az alfa-izotópos mikronukleáris akkumulátor tényleges kapacitását, mint az elméleti.”

462545951_502359769364359_3303031661309682622_n.jpg
Kínai tudósok által létrehozott mikronukleáris akkumulátor illusztrációja. Fotó forrása: SCMP

A mikronukleáris akkumulátor kialakításában egy integrált réteg található, amely napelemként működik, hogy a lehető legtöbbet hozza ki az alfa-sugárzásból. A csapat egy energiaátalakítót is beépített – egy polimer réteget, amely körülveszi az izotópot, és amely a sugárzás során felszabaduló energiát továbbítja, fénnyé és elektromossággá alakítva azt, mint egy fotovoltaikus cella.

E kutatás szerint a szintetikus radioaktív 243Am anyag mindössze 11 mikrocurie (μCi) mennyiségét felhasználva a komplex lumineszcenciát termelt az izotópok bomlási folyamata által kibocsátott alfa-sugarakból. Egy másik kísérletben a lumineszcencia teljesítményét 11,88 nanowattnak (nW) mérték, a bomlási folyamatból származó energia fénnyé alakításának hatásfoka elérte a 3,43%-ot.

A kutatócsoport szerint a sugárzást elektromos energiává alakító fotovoltaikus nukleáris akkumulátor hosszú élettartamú és a hőmérséklet-változásoktól függetlenül működik. Konkrétan a kísérleti mikronukleáris akkumulátor teljes energiaátalakítási hatásfoka 0,889%, és 139 mikrowatt/curie energiát termel.

A kutatócsoport által kifejlesztett mikronukleáris akkumulátort szigorú elméleti és számos kísérleti vizsgálatok igazolták, amelyek azt mutatták, hogy energiaátalakítási hatékonysága 8000-szer magasabb, mint a hagyományos akkumulátor-szerkezeteké.

Hasonlóképpen, a teljesítményátalakító is rendkívül stabil, a teljesítményparaméterek több mint 200 órás folyamatos üzem során szinte állandóak. A szintetikus radioaktív anyag 243 Am felezési idejével a mikronukleáris akkumulátor élettartama akár több évszázad is lehet.

Akkumulátor szerkezete (1. kép), energiaátalakító jellemzői (2. kép), elméleti és kísérleti kutatási eredmények (3. kép) és akkumulátor teljesítményeredmények (4. kép). Fotó forrása: China Key Research Laboratory of Nuclear Medicine and Radiation Safety.

„Ez az egyik legnagyobb áttörés a nukleáris akkumulátorok terén az elmúlt évtizedekben” – jegyezte meg a China Science and Technology Daily . A kutatás nemcsak Kína nukleáris energia iránti stratégiai és biztonsági igényeit célozza meg, hanem új megközelítést kínál a nukleáris hulladék és az aktinoida nuklidok nukleáris üzemanyagcikluson kívüli felhasználására is.

Az SCMP újság a következőképpen értékelte: „Egyes izotópok hosszú felezési ideje és nagy energiájú alfa-bomlása a nukleáris hulladék radioaktív toxicitásaként nyilvánul meg. Ezek az izotópok azonban továbbra is hosszú élettartammal és nagy energiával rendelkeznek.”

Wang Shu Ao professzor kínai tudós, aki jelentős eredményeket ért el a nukleáris hulladék- és szennyvízkezelési projektek, valamint a balesetekre adott vészhelyzeti reagálással kapcsolatos kutatások terén. Sok évet töltött Kína fenntartható és biztonságos nukleáris fejlesztéssel kapcsolatos stratégiai szükségleteinek kutatásával.

A világ vezető nanotechnológiai tudósa elhagyja az Egyesült Államokat, hogy hazatérjen, és hozzájáruljon KÍNA - 63 éves korában Vuong Trung Lam úr, a világ vezető nanotechnológiai tudósa úgy döntött, hogy hazatér, miután közel 30 évet dolgozott az Egyesült Államokban.