|  | 16 декабря 2016 | Энергетика

Искусственные алмазы позволят превратить ядерные отходы в источник энергии

Алмаз


Одной из главных проблем 21-го века является проблема утилизации отходов ядерных электростанций, которые, как правило, отправляются на длительное хранение в специально предназначенные для этого хранилища. Однако, в состав отходов ядерных электростанций входит достаточно большое количество радиоактивных изотопов, которые необходимы для их использования в промышленности и медицине, кроме этого некоторые из изотопов содержать большое количество заключенной в них энергии. И ученые-физики и химики из Бристольского университета нашли способ преобразования тысяч тонн ядерных отходов определенного вида в своего рода алмазные ядерные батареи, которые способны вырабатывать пусть небольшой электрический ток, но делать это на протяжение срока, превышающего срок существования человеческой цивилизации.

Бристольская группа работала над проблемой переработки отходов одного из основных источников этих отходов в Великобритании - устаревших ядерных реакторов типа Magnox, которые, отработав уже по половине столетия, начинают списываться и заменяться более современными реакторами. Эти реакторы первого поколения используют графитовые блоки в качестве регуляторов скорости реакции ядерного расщепления, поглощая и замедляя нейтроны. Десятилетия пребывания в условиях высокой радиации привели к тому, что часть обычного нейтрального углерода в графите превратилась в радиоактивный изотоп углерод-14. И таких графитовых блоков скопилось сейчас в Британии в количестве более 100 тонн.

При распаде углерода-14 вырабатывается низкоэнергетическое бета-излучение, состоящее из электронов, которые не способны "пробить" уже несколько сантиметров воздуха. Тем не менее, большое количество радиоактивных графитовых блоков представляет собой опасность для окружающей среды, и вместо того, чтобы похоронить все это "добро", бристольские ученые нашли способ выделения из него практически всего углерода-14 и превращения этого углерода в искусственный алмаз.

Бристольские исследователи обнаружили, что большая часть углерода-14 сосредоточена внутри графитовых блоков неравномерно, естественно, большая часть радиоактивного изотопа находится в тех частях блоков, которые находились ближе всего к урановым топливным стержням. Поэтому ученые нагрели графитовые блоки с более радиоактивной стороны до температуры, когда радиоактивный углерод покинул графит в виде газа. Это газ был собран, охлажден и под высоким давлением преобразован в искусственный алмаз.

Алмаз является веществом, которое под воздействием определенных видов радиоактивного излучения производит небольшой электрический ток. А в данном случае алмаз, состоящий преимущественно из радиоактивного углерода, сам является источником этой радиации. Поэтому алмазная ядерная батарея не имеет никаких движущихся частей, она поглощает создаваемую ею же радиацию и не требует никакого обслуживания.

Искусственные алмазы, изготовленные из углерода-14 достаточно радиоактивны, поэтому они облачены в слой из обычного нерадиоактивного искусственного алмаза. Этот слой удерживает бета-излучение достаточно хорошо, снижая его интенсивность практически до нуля, а высокая прочность алмаза позволяет ему выступать в роли защиты, обеспечивающей сохранность внутреннего радиоактивного ядра батареи.

Бристольские ученые уже создали первый опытный образец алмазной ядерной батареи с ядром, в составе которого находится радиоактивный изотоп никель-63. А сейчас они приступают к изготовлению такой же батареи с ядром на основе углерода-14, которая будет более эффективна, нежели никелевая батарея. Более того, из-за очень длительного периода полураспада углерода-14, батарея на его основе сможет через 5 730 лет вырабатывать половину от ее изначальной мощности.

"Мы предполагаем, что такие батареи могут быть использованы в ситуациях, когда невозможно произвести подзарядку аккумуляторов из любых внешних источников энергии" - рассказывает профессор Том Скотт (Tom Scott), - "Алмазные ядерные батареи смогут стать источником энергии для малопотребляющих электронных устройств, они смогут снабжать энергией в течение очень длительного времени высотные беспилотные летательные аппараты, космические корабли и многое другое".




Ключевые слова:
Ядерная, Станция, Реактор, Magnox, Отходы, Графит, Углерод, Радиация, Бета, Излучение, Энергия, Алмаз, Батарея

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые обнаружили новую сверхтвердую форму углерода.
  • Новые сверхплотные формы углерода будут сиять ярче бриллиантов.
  • "Venus Flytrap" - материал, фильтрующий радиоактивный цезий, поможет умен ...
  • Бактерии помогут избавиться от радиоактивных отходов.
  • Гибридные ядерные реакторы – путь к получению энергии и утилизации ядерных ...




  • 16 декабря 2016 10:11
    #1 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 505
    И ни слова о предполагаемом выходе энергии на единицу массы.
        
    16 декабря 2016 12:50
    #2 Написал: Cradleman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 110
    bundzmm,
    1g of carbon-14, would deliver 15 Joules per day


    --------------------
        
    16 декабря 2016 13:28
    #3 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 505
    Cradleman,
    Ну безумно мало, как по мне. Нужно начинать иногда открывать первоисточник) Спасибо) 15 Джоулей в день... Пускай у нас 10г алмаз, 150 Джоулей. Все-равно безумно мало...
        
    16 декабря 2016 18:25
    #4 Написал: Universal_Soldier

    Публикаций: 0
    Комментариев: 18
    Хватит микрочипу который отправят на лазерном парусе. Либо EM двигателю который будет его тащить 5 лет.
        
    17 декабря 2016 03:34
    #5 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 276
    Зато себестоимость одной алмазной батарейки будет КОСМИЧЕСКОЙ!
    Большенство современных "космических" технологий связаны с КОСМОСОМ только по ЦЕНЕ!
        
    17 декабря 2016 13:22
    #6 Написал: rus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Какая стоимость? Какая мощность? Долой пессимистов! Ура Вечному Двигателю! Ура! bully
        
    18 декабря 2016 16:37
    #7 Написал: beany85

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1018
    Цитата: Helltorn
    Зато себестоимость одной алмазной батарейки будет КОСМИЧЕСКОЙ!
    Причем здесь стоимость? Алмазы будут делать из того же радиоактивного графита. Там то и нужно всего то создать высокое давление и температуру, что и решает конечную стоимость искусственного алмаза. А беря ко вниманию, что радиоактивные стержни планировалось изначально просто утилизировать, то это просто манна небесная и практически вечная и затраты на нагрев того стоят.

    Цитата: rus
    Ура Вечному Двигателю! Ура!
    Действительно, учитывая, что:
    Более того, из-за очень длительного периода полураспада углерода-14, батарея на его основе сможет через 5 730 лет вырабатывать половину от ее изначальной мощности.
    то это практически вечный двигатель.


    --------------------
        
    18 декабря 2016 17:49
    #8 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 506
    Цитата: beany85
    то это просто манна небесная и практически вечная и затраты на нагрев того стоят.


    Весьма сомнительно. Затраты энергии на всю эту процедуру наверняка на несколько порядков выше, чем эта батарея родит за все 5000 лет своей эксплуатации. ,Т.е. экономического смысла в производстве таких батареек явно не будет. А вот научный смысл, для использования в таких экстремальных проектах как "космический парус", вполне возможно есть.

    Да, еще насколько я понимаю, 15 джоулей в день это энергия распада грамма углерода-14, а вовсе не мощность батареи на выходе. КПД у подобных устройств редко больше 10%, так что, выхлоп там наверняка на порядок меньше озвученной цифры.
        
    19 декабря 2016 01:40
    #9 Написал: Pulsar

    Публикаций: 0
    Комментариев: 321
    Так вроде проблема частично снята при "дожигании" радиактивных отходов в реакторах на быстрых нейтронах.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.