Учёные создали «вечную» батарейку на основе реакторного графита

По мнению разработчиков, революционная технология позволит превратить сотни тысяч тонн, в общем-то, бесполезных отходов во что-то пригодное для повторного использования в хозяйственной деятельности. В общем, учёные задались целью превратить «грязный мусор» в источник «чистой энергии».

Команда исследователей из Бристольского университета (Bristol University) разрабатывает «батарейку» (источник тока), в основе которого - углерод, а именно одна из его разновидностей - графит.

Графит? Какой графит? Не то, чтобы это необычный графит, просто он - реакторный, т.е. отличается от природного.

Природный графит не очень подходит на роль поглотителя (замедлителя нейтронов), так что реакторный графит получают искусственно: смешивают нефтяной кокс и каменноугольную смолу.

Сначала из полученной смеси прессуют блоки (колонны), а затем их термически обрабатывают (обжигают при высокой температуре). На выходе получаются шестигранники или продолговатые «чушки» квадратной формы.

Графитовые «чушки» - оболочка активной зоны уран-графитового энергетического реактора. Из таких блоков выкладывают цилиндр в активной зоне реактора. Цилиндр выполняет роль замедлителя.

Графитовый цилиндр-замедлитель пронизывает ряд технологических отверстий, в том числе топливные каналы, в которых находятся тепловыделяющие сборки - герметичные трубки из цирконий-ниобиевого сплава, заполненные диоксидом урана.

Подытожим: реакторный графит является важной частью конструкции ядерных реакторов. Там он используется в качестве замедлителя нейтронов.

Однако даже тут не без сложностей: что делать с графитом, который побывал в жерле ядерного реактора? Это особенно актуально при демонтаже оборудования, отработавшего свой ресурс.

В наши дни с такими отходами ничего не делают, а хранят в укромных местах вроде сухих хранилищ отработанного ядерного топлива и радиоактивных материалов.

«Непорядок!», - подумали британские учёные, и принялись создавать «батарейку» на основе этого самого реакторного графита. По словам разработчиков, такая батарейка может служить источником питания в течение 5,000 лет. Зайцам из «Дюрасел» такое и не снилось!

В мире накопилось примерно 250,000 тонн облученного графита. Из них около 60 тысяч тонн - в Российской Федерации.

Однако теперь, похоже, показался свет в конце тоннеля: учёные работают над тем, чтобы эта бесполезная масса отходов перестала собирать пыль, и снова начала приносить пользу.

«Поместив радиоактивный графит внутрь алмаза, мы превращаем долгосрочную проблему ядерных отходов в практически неиссякаемый источник чистой энергии», - рассказал Том Скотт (Tom Scott), профессор Бристольского университета (Bristol University).

«Батарейка на основе графита может служить в качестве источника тока для маломощных устройств: кардиостимуляторов, беспилотников и даже микроспутников», - продолжил Скотт.

«Мы работаем над созданием источника тока на основе облучённого графита. Источником сырья для производства батареек служат отработанные блоки-поглотители, среди прочего использовавшиеся для управления ядерным реактором на АЭС», - добавил Том Скотт.

«После обработки реакторный графит используется для производства алмаза, который потом заключается в «чистый» углеродный алмаз», - подытожил профессор.

Алмаз, находясь в радиоактивном поле, способен генерировать электричество, а это означает, что такая батарейка способна обеспечить долгосрочное снабжение энергией.

На днях команда разработчиков из Бристольского университета (Bristol University) продемонстрировала действующий прототип «алмазного» источника тока. Правда, на первых порах в качестве электрода они использовали никель-63, а не углерод-14.

Бесспорно, углерод, что называется, на очереди. Так, если эксперимент пройдёт успешно, и гаджет продемонстрирует свою работоспособность, а новая технология будет освоена промышленностью и преодолеет тернии коммерциализации, то нас ждёт революция в мире батареек.

«Мы выбрали радиоактивный изотоп углерода (углерод-14) в качестве исходного материала, поскольку при радиоактивном распаде он излучает бета-частицы: электрон (и антинейтрино), которые обладают малой проникающей способностью. Следовательно, поток электронов, возникающих при бета-распаде легко задержать: для защиты от бета-частиц достаточно алюминиевой пластины или алмаза толщиной в несколько миллиметров», - поведал Нил Фокс (Neil Fox), доктор Бристольского университета (Bristol University).

«Как правило, при длительном контакте кожи с бета-источником возникает радиоактивный ожог, так что углерод-14 нельзя глотать или касаться незащищёнными ладонями рук. Однако он полностью безопасен для организма, когда покрыт защитной оболочкой, например, алмазом. Бета-излучение, которое он испускает не способно проникнуть сквозь такой барьер. Алмаз - самый твёрдый минерал из тех, что известны человеку. Трудно представить что-то более подходящее для этих целей», - заключил Нил Фокс.

1986: операция по очистке кровель ЧАЭС от облучённых графитовых блоков и их фрагментов