Les scientifiques ont développé une batterie innovante qui convertit l’énergie des déchets radioactifs en électricité, transformant un sous-produit dangereux de la production d’énergie nucléaire en une source d’énergie potentielle pour des applications spécialisées.
Les centrales nucléaires génèrent 18% d’électricité aux États-Unis, selon le Association nucléaire mondiale. Bien que cette source d’énergie ne produit aucune émission de carbone, elle génère des déchets radioactifs qui peuvent être dangereux pour l’environnement et restent actifs pendant des milliers d’années.
Cherchant à réutiliser ces déchets, une équipe de recherche de l’Ohio State University a utilisé des matériaux à haute densité qui émettent de la lumière lors de l’absorption du rayonnement appelé cristaux de scintillateur combinés avec des cellules solaires pour convertir le rayonnement gamma en électricité.
«Les déchets nucléaires émettent un rayonnement gamma puissant, une forme à haute énergie qui peut pénétrer la plupart des matériaux», » Raymond Caoauteur principal de l’étude publiée dans la revue Matériaux optiques: x Et un professeur en génie mécanique et aérospatial à Ohio State, a déclaré à Live Science dans un e-mail. «Notre appareil utilise un scintillateur, un matériau spécialisé qui absorbe ces rayons gamma et convertit leur énergie en lumière visible – semblable à la fonction de l’éclat des objets dans le noir, mais entraîné par le rayonnement plutôt que par la lumière du soleil. Cette lumière est ensuite capturée par une cellule solaire, comme celles trouvées dans les panneaux solaires, qui le transforment en puissance électrique. »
La batterie prototype, mesurant seulement 4 centimètres cubes – de la taille d’une cuillère à café de sucre – a été testée au laboratoire du réacteur nucléaire de l’Ohio State en utilisant deux sources radioactives: CÉSIUM-137 et COBALT-60. La batterie a produit 288 nanowatts de puissance lorsqu’il est alimenté par le césium-137 et 1 500 nanowatts lors de l’utilisation de l’isotope Cobalt-60 plus radioactif – suffisamment pour faire fonctionner des systèmes microélectroniques tels que des micropuces ou des équipements d’urgence.
Bien que cette sortie soit bien en dessous des kilowatts nécessaires pour alimenter votre bouilloire, les chercheurs pensent que cette technologie pourrait être étendue pour les applications au niveau ou au-delà du niveau Watts avec la bonne source d’alimentation.
Quoi qu’il en soit, la nouvelle technologie ne serait pas utilisée dans les maisons – le système s’appuie sur des niveaux élevés de rayonnement ambiant à fonctionner, il faudrait donc être in situ sur les sites de déchets. Par exemple, les chercheurs envisagent la batterie déployée dans des systèmes nucléaires pour l’espace et l’exploration en haute mer, où les niveaux de rayonnement extrêmes rendent les sources d’énergie conventionnelles impraticables.
«Nous ne produisons ni ne transportons une source de rayonnement; Au lieu de cela, cet appareil est conçu pour des emplacements où un rayonnement gamma intense est déjà présent », a déclaré Cao. « La beauté de cette approche est que les matériaux de blindage peuvent être remplacés par un scintillateur, et la lumière brillante qu’elle produit peut être récoltée et convertie en électricité. »
Avant qu’il ne soit déployé, cependant, il reste quelques obstacles. Selon CAO, les niveaux élevés de rayonnement endommagent progressivement le scintillateur et la cellule solaire. « Un développement ultérieur est nécessaire pour des matériaux plus durables et résistants aux radiations pour assurer la longévité du système », a-t-il déclaré.
S’ils sont surmontés, ces batteries durables pourraient être déployées dans des zones à haut rayonnement qui sont difficiles à accéder, avec peu ou pas de maintenance requise, ce qui en fait une solution énergétique attrayante.
«Le concept de batterie nucléaire est très prometteur», co-auteur Ibrahim Oksuz dit dans un communiqué. «Il y a encore beaucoup de place à l’amélioration, mais je crois qu’à l’avenir, cette approche taillera un espace important pour lui-même dans l’industrie de la production d’énergie et des capteurs.»
