Bilim insanları nükleer atıkla çalışan pil geliştirdi

Nükleer enerji, sera gazı salınımının neredeyse sıfır olması nedeniyle fosil yakıtlara alternatif bir enerji kaynağı olarak öne çıkıyor. Ancak bu enerji türünün en büyük sorunlarından biri radyoaktif atıkların nasıl yönetileceği. ABD'de yapılan yeni çalışma, bu atıkları değerlendirmek için ilginç bir çözüm sundu: nükleer atıklarla çalışan piller. 

Ohio State Üniversitesi'nden araştırmacılar, nükleer atıklardan yayılan gama radyasyonunu kullanarak mikroçipleri çalıştırabilecek enerji üretmeyi başardı. Şu an için bu sistem yalnızca küçük sensörleri besleyebilecek kapasitede olsa da bilim insanları ilerleyen dönemde daha büyük ölçeklere taşınabileceğini düşünüyor.

Araştırma ekibinden nükleer mühendis Raymond Cao, “Atık olarak görülen bir şeyi alıp işe yarar bir kaynağa dönüştürmeye çalışıyoruz” dedi.

Dünyadaki enerji ihtiyacının yaklaşık %10'u şu anda nükleer enerjiyle karşılanıyor. Eğer bilim insanları nükleer atıkları verimli bir şekilde kullanmanın bir yolunu bulabilirse, bu enerji kaynağı çok daha cazip hale gelebilir.

Nükleer piller nasıl çalışıyor?

Nükleer piller, radyoaktif bozunmayı elektrik enerjisine dönüştüren cihazlar olarak uzun yıllardır araştırılıyor. Ancak şimdiye kadar bu teknoloji pratik bir kullanıma ulaşamadı. Yeni geliştirilen sistemde ise enerji iki aşamalı bir işlemle üretiliyor:

İlk olarak, özel tasarlanmış sintilatör kristalleri gama radyasyonunu ışığa çeviriyor. Daha sonra güneş panellerine benzer bir mekanizma ile bu ışık elektrik enerjisine dönüştürülüyor.

Geliştirilen prototip pilin boyutu yaklaşık 4 santimetreküp. Araştırmacılar, bu pilin testlerde iki farklı radyoaktif kaynak olan sezyum-137 ve kobalt-60 kullanılarak denendiğini açıkladı. Pil, sırasıyla 288 nanovat ve 1.5 mikrowatt güç üretebildi.

Ohio State Üniversitesi’nden havacılık mühendisi İbrahim Oksuz, “Bu güç çıkışı açısından çığır açıcı bir sonuç” diyerek, gelecekte bu yöntemin daha büyük ölçeklerde uygulanabileceğini vurguladı.

Kullanım alanları ve gelecekteki çalışmalar

Bu tür nükleer pillerin doğrudan halka sunulması planlanmıyor. Bunun yerine, nükleer atıkların üretildiği tesislerin çevresinde kullanılabilecek düşük bakım gerektiren sensörler ve izleme sistemleri için tasarlanıyor.

Araştırmacılar, geliştirilen bataryanın çevreye zarar vermeyeceğini ve doğrudan temas halinde bile güvenli olduğunu belirtiyor. Ancak güç kaynağının uzun vadede ne kadar dayanıklı olacağı henüz net değil.

Ekip, bu teknolojinin sadece nükleer atık tesisleriyle sınırlı kalmayabileceğini ve uzay gibi gama radyasyonunun yoğun olduğu ortamlarda da kullanılabileceğini düşünüyor. Ancak bu sistemin daha büyük ölçekli uygulamalara adapte edilmesi için çeşitli iyileştirmeler yapılması gerektiği belirtiliyor.

Araştırma sırasında kristallerin ve güneş hücrelerinin nasıl konumlandırıldığının enerji dönüşüm oranlarını etkilediği keşfedildi. Bu bilgi, gelecekte daha verimli bataryaların üretilmesi için kritik bir adım olarak görülüyor.

Oksuz, “Nükleer pil konsepti oldukça umut verici. Geliştirmeye açık pek çok alan var, ancak gelecekte bu yöntemin enerji üretimi ve sensör teknolojisinde önemli bir yer edineceğine inanıyorum” dedi.