يمكن لبطارية صغيرة تعمل بالطاقة النووية أن تعمل لعقود من الزمن في الفضاء أو في البحر

يمكن للبطارية النووية التي تعمل بالتحلل الإشعاعي بدلاً من التفاعلات الكيميائية أن تستمر لعقود. التصميم الأكثر كفاءة حتى الآن قد يجعل هذا المفهوم أقرب إلى الواقع.

لقد أراد الباحثون استخدام الذرات المشعة لبناء بطاريات طويلة الأمد ومقاومة للتلف بشكل استثنائي منذ القرن العشرين. وفي حين تم تجميع بعض النماذج الأولية وحتى استخدامها في البعثات الفضائية، إلا أنها لم تكن فعالة للغاية. الآن قام شواو وانج – من جامعة سوشو في الصين – وزملاؤه بتحسين كفاءة تصميم البطارية النووية بمعامل قدره 8000.

بدأوا بعينة صغيرة من عنصر الأمريسيوم، الذي يعتبر عادة من النفايات النووية. تشع الطاقة على شكل جسيمات ألفا، التي تحمل الكثير من الطاقة ولكنها تفقدها بسرعة في محيطها. لذلك قام الباحثون بدمج الأمريسيوم في بلورة بوليمر قامت بتحويل هذه الطاقة إلى توهج أخضر مستدام ومستقر.

ثم قاموا بدمج البلورة المتوهجة المطلية بالأميرسيوم مع خلية ضوئية رقيقة، وهو جهاز يحول الضوء إلى كهرباء. وأخيرًا، قاموا بتعبئة البطارية النووية الصغيرة في خلية كوارتز بحجم ملليمتر.

يقول وانغ إنه بعد أكثر من 200 ساعة من الاختبار، أنتج الجهاز إمدادات مستقرة من الكهرباء بطاقة عالية نسبيًا وبكفاءة غير مسبوقة، وكان يحتاج فقط إلى كميات ضئيلة من المواد المشعة ليعمل. على الرغم من أن عمر النصف للأميريسيوم يبلغ 7380 عامًا، إلا أن البطارية النووية يجب أن تعمل لعدة عقود، لأن المكونات المحيطة بالعينة سيتم تدميرها في النهاية بواسطة الإشعاع.

يقول مايكل سبنسر من جامعة مورغان ستيت في ميريلاند إن البطارية الجديدة “حسّنت بشكل كبير كفاءات التحويل الإجمالية والطاقة الناتجة” مقارنة بالتصميمات السابقة. ومع ذلك، فإنه لا يزال ينتج طاقة أقل بكثير من الأجهزة التقليدية. على سبيل المثال، سوف يستغرق الأمر 40 مليار منهم لتشغيل مصباح كهربائي بقدرة 60 واط.

ويعمل الباحثون بالفعل على تحسين كفاءة تصميمهم وإنتاج الطاقة. كما أنهم يريدون جعل استخدامه أسهل وأكثر أمانًا، لأنه يحتوي على مواد مشعة قد تكون خطيرة.

يقول وانغ: “من الناحية المثالية، نتصور أن يتم استخدام بطاريتنا النووية الدقيقة لتشغيل أجهزة الاستشعار المصغرة في البيئات النائية أو الصعبة حيث تكون مصادر الطاقة التقليدية غير عملية، مثل استكشاف أعماق البحار، أو البعثات الفضائية، أو محطات المراقبة عن بعد”.