Vai dimanta baterijas spēs aizstāt litija jonu baterijas?
Pašlaik divi uzņēmumi – Arkenlight un NDB – strādā pie tehnoloģijas, kas ļauj no kodolatkritumiem ražot dimantus un pēc tam izmantot tos bateriju ražošanā. Par šīm tehnoloģijām pirmo reizi kļuva zināms 2016. gadā, kad Bristoles Universitātes zinātnieki paziņoja, ka ir radījuši baterijas prototipu, kodolatkritumus pārvēršot dimantos.
Teorētiski tas varētu atrisināt divas problēmas uzreiz – kodoldegvielas utilizāciju un modernāku bateriju radīšanu par visām šobrīd pieejamajām. Tomēr praksē pēdējo septiņu gadu laikā no kodolatkritumiem izgatavotas baterijas nav parādījušās. Tādēļ rodas jautājums – cik daudzsološa ir šī tehnoloģija?
Kodolatkritumu problēma
Atomelektrostacijās rodas daudz kodolatkritumu, kas satur radioaktīvus izotopus. Zinātnieki jau ilgu laiku lauzījuši galvu, lai atrisinātu to uzglabāšanas un utilizācijas iespējas. Droša ilgtermiņa uzglabāšana neatrisina problēmu, jo dažu izotopu pussabrukšanas periods ir ļoti ilgs. Piemēram, oglekļa-14 izotopa pusperiods ir 5700 gadi.
Tas nozīmē, ka pat pēc stroncija-90 un cēzija-137 izzušanas oglekļa-14 problēma būs kaut kā jārisina. Ja Arkenlight un NDB spēs izveidot baterijas no kodolatkritumiem, problēma atrisināsies pati no sevis.
Tehnoloģija bateriju ražošanai no izlietotās kodoldegvielas
Bristoles Universitātes zinātnieki 2016. gadā pierādīja, ka radioaktīvo oglekli var uzkarsēt un tādējādi pārvērst gāzē. Pēc tam tā kondensējas dimantos. Bet kā tos var izmantot baterijās? Pēc zinātnieku domām, oglekļa-14 izotopa sabrukšanas procesā līdz slāpeklim-14 izdalās elektroni beta starojuma veidā.
Ja dimanti nesastāv no tīra oglekļa, kā tas ir dabiskajos dimantos, bet ir īpašā veidā leģēti, tie izdala elektronus. Vienkāršāk sakot, tie var radīt strāvu. Šis enerģijas avots var kalpot tūkstošiem gadu. Tas nozīmē, ka dimantu baterijas praktiski nekad nebūs jāuzlādē.
Lai nodrošinātu, ka radioaktīvais materiāls neradītu draudus, zinātnieki izveidoja uzticamu izolāciju. Viņi ievietoja dimantu, kas izgatavots no oglekļa-14, iekšpusē dimantam, kas izgatavots no stabila (neradioaktīva) oglekļa-12. Pateicoties šai izolācijai, baterija nerada briesmas ne cilvēkiem, ne elektroniskajām iekārtām.
Kādiem mērķiem var izmantot dimanta baterijas
Dimanta bateriju trūkums ir tas, ka tās ražo salīdzinoši nelielu enerģijas daudzumu, jo oglekļa-14 sadalīšanās ir ļoti lēna. Tāpēc sākotnēji tika pieņemts, ka to izmantošana būtu lietderīga situācijās, kad ļoti svarīgs ir enerģijas avota darbības ilgums, bet ne jauda.
Tās varētu būt kosmosa zondes, kas pēta Saules sistēmas ārējo daļu. Tāpat šādu akumulatoru izmantošana ir lietderīga transportlīdzekļos, kuros ir ļoti problemātiski nomainīt akumulatoru. Tas attiecas arī uz dažādām monitoringa iekārtām, kas izvietotas vulkānu krāteros un zem ūdens. Visām šīm ierīcēm, kā arī kosmosa zondēm ir nepieciešams neliels enerģijas daudzums.
Tomēr NDB apgalvo, ka tagad ir ievērojami uzlabojusi šo tehnoloģiju. Inženieri esot spējuši uzlabot radioaktīvo izotopu izolāciju, kā arī siltuma izkliedēšanas sistēmu. Turklāt tagad baterijas enerģijas ražošanai izmanto vairākus radioaktīvos izotopus, nevis tikai oglekli-14, kas lēni izdala elektronus.
NDB mājaslapā ir redzams automašīnas attēls, kas norāda uz plāniem izmantot akumulatorus automašīnās litija jonu akumulatoru vietā. Uzņēmuma izpilddirektors runā par iespēju ieviest baterijas pat viedtālruņos. Tomēr daudzi eksperti apšauba šādus apgalvojumus.
Kāpēc dimanta baterijas nespēs aizstāt litija jonu baterijas?
Ja baterijās tiks izmantots oglekļa-14 izotops ar ilgu pussabrukšanas periodu, baterijas jauda, kā minēts iepriekš, būs ļoti maza. Tāpēc ir ļoti maza varbūtība, ka ar tām varēs darbināt viedtālruni, un par automašīnām nevaram runāt pat tad, ja akumulators būs liels.
Nepieciešamo jaudu var nodrošināt izotopi ar īsāku pussabrukšanas periodu, bet tādā gadījumā akumulators izlādēsies diezgan ātri un to nebūs viegli uzlādēt. Turklāt, lai akumulatoru varētu izmantot viedtālruņos un automašīnās, tam jābūt viegli pieejamam. Galu galā diez vai kāds gribētu iegādāties viedtālruni par lidmašīnas cenu, pat ja tas nav jāuzlādē.
Protams, varam pieņemt, ka NBD ir radījuši tehnoloģiju, kas ļaus izgatavot lētu akumulatoru, turklāt jaudīgu un “ilgi kalpojošu”. Tomēr uzņēmums par to nesniedz nekādu informāciju. Turklāt šis jautājums tika uzdots jau pirms diviem gadiem, bet līdz pat šai dienai NBD uz to neatbild. Tāpēc ir maz cerību, ka dimanta baterijas spēs aizstāt litija jonu baterijas. Tomēr zinātnieki strādā pie dažādiem enerģijas avotiem.
