סוללה גרעינית פורצת דרך בעלת יעילות חסרת תקדים

This post is also available in: English (אנגלית)

סוללות מיקרו-גרעיניות פועלות בכך שהן לוכדות אנרגיה מתהליך הדעיכה הרדיואקטיבית של איזוטופים, תהליך הקשור לעתים קרובות לפסולת גרעינית, כדי לייצר חשמל בקנה מידה קטן, שבדרך כלל נע בין סקאלה של אנרגיות בתחום הננו-וואט או מיקרו-וואט. יש לציין כי תהליך זה אינו מושפע מגורמים סביבתיים כגון טמפרטורה, לחץ ושדות מגנטיים, מה שהופך את סוללות כאלה מקורות חשמל אמינים במצבים בהם סוללות מסורתיות אינן פרקטיות לשימוש או שקשה להחליף אותן.

לאחרונה, חוקרים באוניברסיטת Soochow בסין חשפו סוללה גרעינית בעלת יעילות מדהימה – פי 8,000 יותר מאשר עיצובים קונבנציונליים. התקדמות זו מקרבת אותנו לעתיד שבו מקורות כוח מיניאטוריים יכולים לתפקד במשך עשרות שנים ללא צורך בטעינה.

עם זאת, לא מדובר ברעיון חדש: הרעיון של שימוש בדעיכה רדיואקטיבית כדי ליצור סוללות ארוכות טווח ריתק מדענים במשך שנים רבות, אבל עיצובים קודמים סבלו מיעילות נמוכה, מה שהגביל את היישומים המעשיים שלהם. העיצוב פורץ הדרך שיצרו המדענים משתמש באמריציום – יסוד רדיואקטיבי שנחשב לעתים קרובות לפסולת גרעינית. יסוד זה פולט חלקיקי אלפא, שהם בעלי אנרגיה גבוהה, אך מאבדים את האנרגיה שלהם במהירות, מה שהופך את השימוש בהם למאתגר.

צוות המחקר התייחס למגבלות אלה על ידי הטמעת אמריציום בתוך גביש פולימרי מיוחד הפועל כממיר. הגביש ממיר את האנרגיה הנפלטת מהדעיכה הרדיואקטיבית (בצורת חלקיקי אלפא) לכדי אור ירוק זוהר יציב. אור זה משמש לייצור חשמל באמצעות תא פוטו-וולטאי, בדומה לאופן שבו פאנל סולארי ממיר את אור השמש לאנרגיה חשמלית.

בניגוד לסוללות רגילות, אורך החיים של סוללה מיקרו-גרעינית תלוי בזמן מחצית החיים של האיזוטופ הרדיואקטיבי בו נעשה שימוש. על פי המחקר, בדיקות הראו כי סוללה זו יכולה לייצר חשמל במשך יותר מ 200 שעות עם חומר רדיואקטיבי מינימלי, מה שממקם אותה כאפשרות בטוחה ובת-קיימא יותר. בעוד שלאמריצייום יש זמן מחצית חיים של 7,380 שנים, תוחלת החיים הריאלית של סוללה זו צפויה להיות מספר עשורים, לאור העובדה שהיא מוגבלת על ידי הפירוק ההדרגתי של החומר בו היא מאוכסנת עקב חשיפה לקרינה.

מומחים מכירים בחשיבותה של פריצת דרך זו, ומציינים את "יעילות ההמרה וההספק המשופרים באופן משמעותי" שלה בהשוואה לטכנולוגיות סוללה קודמות. ככל שהמחקר ממשיך, היישומים הפוטנציאליים למקורות אנרגיה עמידים ויעילים אלה יכולים לעצב מחדש תעשיות מתעופה ועד מכשירים רפואיים.