1726680348
2024-09-18 17:05:23
長寿命の原子力電池は、深海探査のような遠隔ミッションに電力を供給することができる。
EB アドベンチャー フォトグラフィー/Shutterstock
化学反応ではなく放射性崩壊で動く原子力電池は、数十年も持続する可能性があります。これまでで最も効率的な設計により、このコンセプトは現実に近づくかもしれません。
研究者たちは1900年代から、放射性原子を使って非常に長持ちし、損傷に強い電池を作りたいと考えてきた。いくつかの試作品が組み立てられ、宇宙ミッションでも使用されたが、効率はあまり良くなかった。現在、中国蘇州大学の王帥と彼の同僚は、原子力電池設計の効率を8000倍向上させた。
彼らは、通常核廃棄物とみなされるアメリシウム元素の小さなサンプルから始めました。アメリシウムはアルファ粒子の形でエネルギーを放射しますが、アルファ粒子は大量のエネルギーを運びますが、すぐに周囲に失われてしまいます。そこで研究者たちは、アメリシウムをポリマー結晶に埋め込み、このエネルギーを持続的で安定した緑色の輝きに変換しました。
次に、研究者たちは、光を電気に変換する薄い光起電力セルと、アメリシウムを添加した光結晶を組み合わせました。最後に、この小さな原子力電池をミリメートルサイズの石英セルにパッケージ化しました。
ワン氏によると、200時間以上のテストで、この装置は比較的高いエネルギーで、前例のない効率で安定した電力を供給し、機能するのに必要な放射性物質は最小限だったという。アメリシウムの半減期は7380年だが、サンプルの周囲の部品は最終的には放射線によって破壊されるため、この核電池は数十年は稼働するはずだ。
光源の下で光るアメリシウム添加結晶（上）と暗い環境下で光るアメリシウム添加結晶（下）
カイ・リーら。
メリーランド州モーガン州立大学のマイケル・スペンサー氏は、この新しい電池は過去の設計に比べて「全体的な変換効率と出力が大幅に向上している」と語る。しかし、従来のデバイスに比べるとまだ出力ははるかに低い。例えば、60ワットの電球に電力を供給するには、400億個の電池が必要になる。
研究者たちはすでに、設計の効率と出力の向上に取り組んでいる。また、危険な可能性のある放射性物質が含まれているため、使いやすく、安全なものにしたいと考えている。
「理想的には、私たちのマイクロ核電池が、深海探査、宇宙ミッション、遠隔監視ステーションなど、従来の電源が実用的ではない遠隔地や厳しい環境にある小型センサーに電力を供給するために使用されることを想定しています」とワン氏は言う。
トピック:
#小型の原子力電池は宇宙や海上で数十年稼働できる可能性がある