A radioaktív akkumulátor 28 000 évig is működhet, de a telefonunkat nem fogja egyhamar feltölteni
2021 / 04 / 01 / Bobák Zsófia
A radioaktív akkumulátor 28 000 évig is működhet, de a telefonunkat nem fogja egyhamar feltölteni
A gyémántból készített radioaktív akkumulátor egyelőre hipotetikus, nagyon hosszú élettartama lehetővé tenné a csillagközi térben száguldó műholdak évszázadokig vagy -ezredekig tartó energiaellátását, de hétköznapibb változata, amely évekig tartó feltöltést biztosíthatna az elektronikus eszközöknek, még várat magára. Több cég is dolgozik a technológián, amely a radioaktív hulladék és a gyémánt kölcsönhatásán alapszik.

Az elképzelés, hogy az elektromos áramot fogyasztó használati eszközöket teljes életük alatt soha ne kelljen feltölteni, majd a bennük lévő akkumulátort a következő készülékben tovább lehessen használni, egyelőre nagyon távoli utópiának tűnik, pedig létezik egy olyan anyagokból felépülő akkumulátor típus, ami elvileg ezt lehetővé tehetné.

A radioaktív anyagokból készített energiatárolót már az 1970-es években alkalmazták szívritmusszabályzók töltésére, az első hivatalosan szabadalmaztatott béta-voltaikus akkumulátor a Betacel volt. Ez ahhoz hasonlóan működött, mint a Marvel szuperhősének, Tony Starknak a "szíve", az Arc Reactor, vagyis a radioaktív anyagok béta-bomlása során keletkező energiát használta az eszköz töltésére.

A képregényben ehhez a palladium izotópjait alkalmazták, a valóságban pedig a prométium ritkaföldfémet.

Létezett egy másik, szintén radioaktív megoldás is, a plutóniumon alapuló termoelektromos generátor, de mind árban, mind hatékonyságban a béta-voltaikus elem győzedelmeskedett. A termoelektromos és a béta-bomláson alapuló akkumulátoroknak is meg van azonban az a hátulütője, hogy csak nagyon kevés energiát lehet velük előállítani, vagyis ha egy nagyobb eszköz, például egy autó meghajtására szeretnénk használni, akkor maga az akkumulátor sokkal súlyosabb lenne, mint a jármű. Ez a hátrányos tulajdonság, valamint a gamma-sugárzás miatti aggodalom volt az oka, hogy a radioaktív generátorok fejlesztése az elmúlt időkben háttérbe szorult és nagyobb szerepet kapott például a lítium-ionos vagy akár a napelemes megoldás, bár egyelőre a napelemek is elég kis részben tudják csak hasznosítani az energiát, nagyjából 20% körüli a hatékonyságuk.

A radioaktív akkumulátorok azonban az eddigiektől eltérő anyagok kombinálásával jóval biztonságosabbá és működőképesebbé tehetőek.

Használtuk elsősorban nem is annyira a hétköznapi élet területén lenne jelentős, hanem azokon a távoli vagy veszélyes tájakon, ahol a hagyományos kémiai áramforrások, melyeket folyton újra kell tölteni, nem tennének jó szolgálatot. A csillagközi térben egyre távolodó Voyager űrszondák például azért képesek még mindig működni, és 1977-es indulásuk óta is gyűjteni az adatokat, mert a fedélzetükön radioizotópos termoelektromos generátorok biztosítják számukra az energiát. Ez azonban nagyon kevés energiát jelent: a Voyager 2, a NASA tavalyi jelentése szerint, évi négy Watt áramot használ el. Vagyis kevesebbet, mint ami az embereknek egy-két napi mobiltöltéshez szükséges.

Ezért is szkeptikusak egyelőre a radioaktív akkumulátorok fejlesztésén dolgozó cégek még egymás eredményeit illetően is: mikor tavaly szeptemberben bejárta a világsajtót a kaliforniai NDB bejelentése, miszerint sikerült olyan nano gyémánt akkumulátort fejleszteniük, amely évtizedekig tudja majd tölteni az iPhone-okat vagy a Tesla autóit, a technológiát eredetileg megalkotó bristoli kutatók gyorsan reagáltak és kijelentették: az akkumulátor valóban elkészíthető, de csak a feltölteni kívánt eszközöknél jóval méretesebb kivitelben. A New Atlasnak nyilatkozó Morgan Boardman szerint, aki annak az Arkenlight cégnek a vezérigazgatója, amelyet a Bristol Egyetem kutatói alapítottak, az NDB állítása meglehetősen meglepő, mivel a gyémántrétegek energiatermelő kapacitása skálázható ugyan, de még így is nagyon behatárolt.

A technológia előállításához alapvetően a nukleáris erőművek grafithulladékát használják fel, ezt egyesítik egykristályos gyémántrácsokkal, melyet sűrűn rétegeznek, vagyis a különálló energiaforrást és az azt felhasználó mechanizmust egyesítik egymással. Ez azért fontos, mert a béta-részecskék nem tudnak messzire utazni, ezért minél messzebb van egymástól a radioaktív anyag és a vezető közeg, annál kevésbé lesz hatékony az akkumulátor. Ezek a rétegek azonban, köszönhetően a gyémánt kiemelkedően jó hővezető képességének, villámgyorsan továbbítják a radioaktív anyag béta-bomlása során keletkező energiát a rétegek között (hasonlóan, mint ahogy a napelemek rétegei továbbítják a fotonokat).

Ezáltal az akkumulátor addig marad életképes, amíg a béta-bomlás folyamata tart a belsejében.

Tehát elviekben valóban készíthető belőle használható, az örökkévalóságnak szóló áramgenerátor, a gyémántbevonatnak hála pedig a sugárzás káros élettani hatásaitól sem kellene tartani, de az így termelt energia olyan kis mértékű, hogy rengeteg ilyen akkumulátort kellene összekötni ahhoz, hogy a sokat fogyasztó eszközök vagy járművek valóban radioaktív gyémánt meghajtással működhessenek. Boardman elmondása szerint az ő akkumulátoruk jelenleg nagyjából 200 mikrowatt előállítására képes, amely egy pacemaker töltésére elegendő. Ha egy mobiltelefont ennyiből nem is lehetne működtetni, de a kereskedelmi értékesítése így is nagy előnyökkel járna, hiszen az IoT korában rengeteg olyan készülékkel vesszük körbe magunkat, amely nagyon kis fogyasztással is évekig tud tevékenykedni. Ilyenek például a különféle szenzorok, RFID chipek, vagy a nukleáris erőművek mérőműszerei, amelyek egyébként is nehezen megközelíthetőek, ezért jól jönne, ha nem kellene őket soha tölteni.

Az Arkenlight vezérigazgatója az akkumulátor előrelátható kereskedelmi forgalomban való megjelenését nagyjából 2023-ra saccolta, azonban ezek csak a szenzorok és egyéb kis méretű készülékek energiaellátását biztosíthatják majd. A fejlesztések haladásának érzékeltetésére a NASA által használt rendszert hozta fel példának: ez alapján TRL1 (Technology Readiness Level, műszaki készenléti szint) besorolást kap minden felmerülő, csak vázlatokon létező ötlet, TLR9-et az a technológia, amely már működik és használatban van a valóságban is. A cég akkumulátora TLR4-es szinten áll jelenleg. Az NDB szintén két év múlva mutatná be a saját akkumulátorát, azonban ők már az elektromos járműveknek, a repülőgépek fekete dobozainak vagy akár adatközpontoknak az energiaellátását is vizionizálják.

Hogy ez pontosan mikorra valósulhat meg, az még kérdéses, mindenesetre a technológián az említett két cég mellett még mások is dolgoznak, többek között a Widetronics, Betabatt vagy a Citylabs, illetve az orosz tudósok is. És már az a rendszer is megszületett, amely elkerülhetővé teszi, hogy a jövőben a radioaktív akkumulátorokat esetleg összegyűjtsék és rossz célokra használják azok, akik nem csak füstérzékelőt akarnak működtetni velük: a Tech Briefen megjelent cikkben Nima Golsharifi, az NDB műszaki vezetője beszámol arról a lock-in metódusról, amely ionimplantációval (arról nincsenek részletek, hogy ez pontosan mit jelent) akadályozza meg, hogy az áram generálásán kívül bármi másra lehessen használni.

(Fotó: Wikimedia Commons, GettyImages)

További cikkek a témában:

Nemsokára az autók váza átalakulhat akkumulátorrá Kutatók az eddigieknél tízszer jobb hatásfokú strukturális akkumulátort fejlesztettek, a járművek vázába szervesen integrált energiatárolók sokkal könnyebbé és hatékonyabbá tehetik az elektromos járműveket.
121 éve a Curie házaspár felfedezte a rádiumot, de valamire nem készülhettek fel A rádium felfedezése hatalmas előrelépés volt az orvostudományban, azonban rövidesen a kóklerek is felbukkantak. Egy üzletember halála pedig alaposan felborzolta a kedélyeket, miután két évig nyakalta a csodatévőnek hitt atomenergia-italt.
Így hasznosul újra a villanyautók akkumulátora a Renault-nál A használt elektromosautó-akkumulátorok anyagának zártláncú újrahasznosítására indult projekthez csatlakozik a Renault.


Kövesd a Rakétát a Facebookon is!
Kövess, üzenj, kommentelj a Rakéta Facebook oldalán!
Igényes és férfias történeteket keresel? A Roadstert neked írjuk!
Olvass bele az egyik legszínvonalasabb hazai magazinba, szeretni fogod! A Roadster egy fantasztikus utazás az élet legjobb területein...
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.