Bui Nhat Minh
Intern Writer
Các nhà khoa học sử dụng tinh thể phát sáng và tấm pin mặt trời để biến năng lượng tiềm ẩn trong chất thải hạt nhân thành pin siêu nhỏ.
Raymond Cao, đồng tác giả của nghiên cứu từ OSU, cho biết trong một thông cáo báo chí : "Chúng tôi đang thu hoạch thứ được coi là rác thải và theo bản chất, chúng tôi đang cố gắng biến nó thành kho báu".
Nhóm của Cao đã thử nghiệm pin với hai loại vật liệu phóng xạ: cesium-137 và coban-60. Cesium-137 là một trong những sản phẩm phân hạch phổ biến nhất trong chất thải hạt nhân và coban-60 (cũng là sản phẩm phụ của phân hạch) được sử dụng trong liệu pháp xạ trị. Khi thử nghiệm với đồng vị cesium, pin chất thải hạt nhân của nhóm chỉ ghi nhận 288 nanowatt. Nhưng coban-60 đã tạo ra tới 1,5 microwatt—đủ năng lượng để cung cấp năng lượng cho các cảm biến vi mô. Mặc dù đây là những con số rất nhỏ, Cao không thấy lý do gì khiến nguồn điện phù hợp không thể cung cấp năng lượng cho mọi thứ lên đến mức watt và hơn thế nữa.
Hình dạng của tinh thể phát quang cũng có thể có tác động lớn đến lượng năng lượng được tạo ra, vì thể tích lớn hơn có thể hấp thụ nhiều bức xạ hơn và do đó tạo ra nhiều ánh sáng hơn. Diện tích bề mặt lớn hơn cũng có nghĩa là các tế bào năng lượng mặt trời có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn.
“Đây là những kết quả đột phá về mặt sản lượng điện”, Ibrahim Oksuz, đồng tác giả của nghiên cứu từ OSU, cho biết trong một tuyên bố báo chí. “Quy trình hai bước này vẫn đang trong giai đoạn sơ bộ, nhưng bước tiếp theo liên quan đến việc tạo ra công suất lớn hơn với các cấu trúc mở rộng quy mô”.
Trong ngắn hạn, những loại pin này có thể hoàn toàn phù hợp với những nơi đã bị ngập trong bức xạ, dù đó là những bể chứa nhiên liệu đã đề cập ở trên hay trong các hệ thống hạt nhân được sử dụng để thám hiểm bất cứ nơi nào từ biển sâu đến không gian sâu thẳm . Những loại pin này cũng rất phù hợp cho loại ứng dụng khó tiếp cận này vì chúng cần ít bảo trì và có thể (mượn một khẩu hiệu phổ biến về pin) “ tiếp tục hoạt động và tiếp tục hoạt động và tiếp tục hoạt động ”.
Tất nhiên, đây không phải là nỗ lực đầu tiên nhằm biến một số khía cạnh của ngành công nghiệp điện hạt nhân thành pin hữu ích. Ví dụ, vào năm 2020, các nhà vật lý từ Đại học Bristol đã nhắm đến mục tiêu tái chế các đồng vị carbon-14 trong các khối than chì đã qua sử dụng để sử dụng trong pin kim cương lâu dài . Như một phần thưởng, vật liệu còn lại sau đó sẽ ít phóng xạ hơn nhiều sau khi sử dụng thứ cấp, giúp an toàn hơn khi thải bỏ.
Phần lớn là do nhu cầu ngày càng tăng trong việc cai nghiện nhiên liệu hóa thạch làm trầm trọng thêm tình trạng biến đổi khí hậu , Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) dự báo năng lượng hạt nhân toàn cầu sẽ tăng 2,5 lần vào năm 2050. Trong trường hợp đó, không có thời điểm nào thích hợp hơn hiện tại để bắt đầu tìm cách biến rác thải hạt nhân của một lò (popularmechanics)
Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học tại Đại học bang Ohio (OSU) đã tạo ra một loại pin chất thải hạt nhân bằng cách sử dụng tinh thể phát quang - một vật liệu có mật độ cao phát ra ánh sáng bằng cách hấp thụ bức xạ gamma, khiến chúng rất phù hợp để chụp ảnh y tế và phát hiện bức xạ . Trong bối cảnh này, các tinh thể này được ghép nối với các tế bào năng lượng mặt trời để chuyển đổi ánh sáng phát ra thành năng lượng có thể sử dụng được. Đây không phải là khả năng quy mô lưới điện, hoặc thậm chí là quy mô sạc lại điện thoại thông minh của bạn. Thay vào đó, những loại pin này chỉ tạo ra hàng trăm nanowatt đến thậm chí là một microwatt điện. Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Vật liệu quang học: X.
Raymond Cao, đồng tác giả của nghiên cứu từ OSU, cho biết trong một thông cáo báo chí : "Chúng tôi đang thu hoạch thứ được coi là rác thải và theo bản chất, chúng tôi đang cố gắng biến nó thành kho báu".
Nhóm của Cao đã thử nghiệm pin với hai loại vật liệu phóng xạ: cesium-137 và coban-60. Cesium-137 là một trong những sản phẩm phân hạch phổ biến nhất trong chất thải hạt nhân và coban-60 (cũng là sản phẩm phụ của phân hạch) được sử dụng trong liệu pháp xạ trị. Khi thử nghiệm với đồng vị cesium, pin chất thải hạt nhân của nhóm chỉ ghi nhận 288 nanowatt. Nhưng coban-60 đã tạo ra tới 1,5 microwatt—đủ năng lượng để cung cấp năng lượng cho các cảm biến vi mô. Mặc dù đây là những con số rất nhỏ, Cao không thấy lý do gì khiến nguồn điện phù hợp không thể cung cấp năng lượng cho mọi thứ lên đến mức watt và hơn thế nữa.
Hình dạng của tinh thể phát quang cũng có thể có tác động lớn đến lượng năng lượng được tạo ra, vì thể tích lớn hơn có thể hấp thụ nhiều bức xạ hơn và do đó tạo ra nhiều ánh sáng hơn. Diện tích bề mặt lớn hơn cũng có nghĩa là các tế bào năng lượng mặt trời có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn.
“Đây là những kết quả đột phá về mặt sản lượng điện”, Ibrahim Oksuz, đồng tác giả của nghiên cứu từ OSU, cho biết trong một tuyên bố báo chí. “Quy trình hai bước này vẫn đang trong giai đoạn sơ bộ, nhưng bước tiếp theo liên quan đến việc tạo ra công suất lớn hơn với các cấu trúc mở rộng quy mô”.
Trong ngắn hạn, những loại pin này có thể hoàn toàn phù hợp với những nơi đã bị ngập trong bức xạ, dù đó là những bể chứa nhiên liệu đã đề cập ở trên hay trong các hệ thống hạt nhân được sử dụng để thám hiểm bất cứ nơi nào từ biển sâu đến không gian sâu thẳm . Những loại pin này cũng rất phù hợp cho loại ứng dụng khó tiếp cận này vì chúng cần ít bảo trì và có thể (mượn một khẩu hiệu phổ biến về pin) “ tiếp tục hoạt động và tiếp tục hoạt động và tiếp tục hoạt động ”.
Tất nhiên, đây không phải là nỗ lực đầu tiên nhằm biến một số khía cạnh của ngành công nghiệp điện hạt nhân thành pin hữu ích. Ví dụ, vào năm 2020, các nhà vật lý từ Đại học Bristol đã nhắm đến mục tiêu tái chế các đồng vị carbon-14 trong các khối than chì đã qua sử dụng để sử dụng trong pin kim cương lâu dài . Như một phần thưởng, vật liệu còn lại sau đó sẽ ít phóng xạ hơn nhiều sau khi sử dụng thứ cấp, giúp an toàn hơn khi thải bỏ.
Phần lớn là do nhu cầu ngày càng tăng trong việc cai nghiện nhiên liệu hóa thạch làm trầm trọng thêm tình trạng biến đổi khí hậu , Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) dự báo năng lượng hạt nhân toàn cầu sẽ tăng 2,5 lần vào năm 2050. Trong trường hợp đó, không có thời điểm nào thích hợp hơn hiện tại để bắt đầu tìm cách biến rác thải hạt nhân của một lò (popularmechanics)
