Ученые из Бристоля создали алмаз, который способен создавать електроток. Об этом сообщает издание Wired. Летом 2018 года исследовательский дрон сбросил небольшой груз возле кромки Стромболи, вулкана у побережья Сицилии, который почти постоянно извергался в течение последнего столетия. Стромболи, один из самых активных вулканов на планете, привлекает геологов, ...
Ученые из Бристоля создали алмаз, который способен создавать електроток. Об этом сообщает издание Wired.
Летом 2018 года исследовательский дрон сбросил небольшой груз возле кромки Стромболи, вулкана у побережья Сицилии, который почти постоянно извергался в течение последнего столетия. Стромболи, один из самых активных вулканов на планете, привлекает геологов, но сбор данных возле жерла чреват опасностями. Поэтому группа исследователей из Бристольского университета создала робота-вулканолога и при помощи дрона доставила его на вершину вулкана. Робот должен был пассивно отслеживать каждое землетрясение и дрожь, пока не был уничтожен извержением. Робот представлял собой сенсорную капсулу размером с мяч для софтбола, питаемую микродозами ядерной энергии от радиоактивной батареи размером с квадратный кусочек шоколада. Свое творение исследователи назвали яйцом дракона.
“Яйца дракона” могут помочь ученым удаленно изучать опасные природные процессы.
Том Скотт, ученый-материаловед из Бристоля, и небольшая группа сотрудников разрабатывали усовершенствованную версию ядерной батареи “яйца дракона”, которая может работать тысячи лет без подзарядки или замены. В отличие от батарей в большинстве современных электронных устройств, которые вырабатывают электричество в результате химических реакций, батарея Bristol собирает частицы, выброшенные радиоактивными алмазами, которые могут быть получены из преобразованных ядерных отходов.
Скотт и его сотрудник, химик из Бристоля Нил Фокс, создали компанию под названием Arkenlight для коммерциализации своей ядерно-алмазной батареи. Хотя батарея размером с ноготь все еще находится на стадии прототипирования, она уже демонстрирует повышение эффективности и удельной мощности по сравнению с существующими ядерными батареями. После того, как Скотт и команда Arkenlight доработают свой дизайн, они создадут пилотную установку для их массового производства. Компания планирует выпустить на рынок свои первые коммерческие ядерные батареи к 2024 году – только не стоит думать, что такие батареи появятся в ноутбуках.
Обычные химические или “гальванические” батареи, такие как литий-ионные элементы в смартфоне или щелочные батареи в пульте дистанционного управления, отлично подходят для выработки большого количества энергии за короткое время. Литий-ионный аккумулятор может проработать только несколько часов без подзарядки, а через несколько лет он потеряет значительную часть своей зарядной емкости. Ядерные батареи или бета-гальванические элементы, для сравнения, производят крошечные количества энергии в течение длительного времени. Они не вырабатывают достаточно энергии для питания смартфона, но в зависимости от ядерного материала, который они используют, они могут обеспечить стабильную подачу электричества для небольших устройств на протяжении тысячелетий.
“Можем ли мы привести в действие электромобиль? Ответ – нет”, – заявил Морган Бордман, генеральный директор Arkenlight. По его словам, для того, чтобы привести в действие что-то, что потребляет много энергии, “масса аккумулятора будет значительно больше массы автомобиля”. Вместо этого компания рассматривает ситуации, в которых невозможно или нецелесообразно регулярно менять батарею, например датчики в удаленных или опасных местах хранилищ ядерных отходов или на спутниках. Бордман также видит использование “ядерных аккумуляторов” для кардиостимуляторов.
Возможно многим людям не нравится идея иметь что-то радиоактивное рядом с собой. Но риск для здоровья от бетавольтаики сравним с риском для здоровья знаков “Выход”, в которых используют радиоактивный материал, называемый тритием, для достижения характерного красного свечения. Бета-частицы можно задержать всего несколькими миллиметрами защиты.
“Внутри батареи вообще не радиоактивны, и это делает их очень безопасными для людей. Когда у ядерной батареи заканчивается заряд, она распадается до стабильного состояния, что означает отсутствие ядерных отходов”, – сказал Лэнс Хаббард, ученый-материаловед из Тихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории, не связанный с Arkenlight.
Первые бетавольтаики появились в 1970-х годах, но до недавнего времени они не использовались. Первоначально они использовались в кардиостимуляторах, где неисправный блок питания может привести к смерти, пока в конечном итоге их не заменили на более дешевые литий-ионные альтернативы. Сегодня распространение маломощной электроники знаменует новую эру для ядерных батарей. “Это отличный вариант для очень небольшого количества энергии – мы говорим о микроваттах или даже пиковаттах”, – говорит Хаббард.
Радиоактивный изотоп под названием углерод-14
Он наиболее известный своей ролью в радиоуглеродном датировании, позволяющем археологам оценить возраст древних артефактов.
Углерод-14 может функционировать как радиоактивный источник и как полупроводник. Он также имеет период полураспада 5700 лет, что означает, что ядерная батарея с углеродом-14 может, в принципе, обеспечивать питание электронного устройства дольше, чем у людей была письменность.
Скотт и его коллеги из Бристоля выращивают искусственные алмазы из углерода-14, вводя метан в водородную плазму в специальном реакторе. Когда газы ионизируются, метан разрушается, и углерод-14 собирается на подложке в реакторе и начинает расти. В результате получается кристаллический алмаз с бесшовной структурой, которая сводит к минимуму расстояние, которое должны пройти бета-частицы, и максимизирует эффективность ядерной батареи.
Углерод-14 естественным образом образуется, когда космические лучи сталкиваются с атомами азота в атмосфере, но он также образуется как побочный продукт в графитовых блоках в ядерных реакторах. Эти блоки в конечном итоге превращаются в ядерные отходы, и Бордман говорит, что только в Великобритании имеется около 100 000 тонн такого облученного графита.
Источник: bykvu.com
