Исследователи из Университета штата Огайо предложили перспективный способ утилизации радиоактивных отходов, который может одновременно решить две задачи: безопасное обращение с опасными материалами и создание источников питания с длительным сроком службы.
Источник изображений: Optical Materials: X 2025
Сегодня радиоактивные отходы хранят в специальных условиях, что требует значительных затрат и сложной инфраструктуры. Однако такие отходы могут служить источником энергии для автономных систем.
Известно, что при взаимодействии гамма-излучения с определёнными материалами возникает явление сцинтилляции — спонтанного свечения. Высокоэнергетические фотоны возбуждают электроны в атомах, переводя их в возбужденное состояние. Возвращаясь в исходное состояние, электроны испускают фотоны, которые можно преобразовывать в электрический ток с помощью фотоэлектрических ячеек.
Учёные предложили использовать радиоактивные отходы в качестве источника гамма-излучения. Также можно улавливать «дикое» гамма-излучение от работающих атомных реакторов, например, на АЭС. Ключевая задача — разработка эффективной батареи, объединяющей вещество-сцинтиллятор и фотоэлектрическую ячейку. Исследователи из Огайо создали такой прототип.
Опытный образец объёмом 4 см³ содержал кристаллы сцинтиллятора и фотоячейку на основе теллур-кадмиевого диода Шотки (CdTe). В качестве источника гамма-излучения использовали изотопы цезия-137 или кобальта-60 — распространённые компоненты радиоактивных отходов.
Испытания в лаборатории ядерных реакторов Университета штата Огайо показали многообещающие результаты. Батарея на основе цезия-137 вырабатывала 0,288 мкВт, а с более мощным кобальтом-60 — до 1,5 мкВт, чего достаточно для питания миниатюрных датчиков.
Эта технология открывает новые возможности для переработки ядерных отходов, превращая их из проблемы в источник энергии. «Мы собираем то, что обычно считается отходами, и превращаем это в ценность», — отмечают разработчики.
Однако учёные признают, что технология пока далека от массового внедрения. Основные сложности связаны с масштабированием производства и повышением выходной мощности батарей. Тем не менее исследования продолжаются, и в будущем такие устройства могут стать важным шагом в развитии автономных энергетических систем.