Atom nie jest taki zły: radioaktywne odpady można zmienić w wieczne diamentowe baterie

Artykuł/Nauka 23.01.2020
Atom nie jest taki zły: radioaktywne odpady można zmienić w wieczne diamentowe baterie

Atom nie jest taki zły: radioaktywne odpady można zmienić w wieczne diamentowe baterie

Radioaktywne odpady będące produktem ubocznym elektrowni jądrowych to jeden z koronnych argumentów za tym, żeby z atomu zrezygnować. A co jeśli część z tych odpadów moglibyśmy zamienić w całkiem użyteczne i długowieczne baterie?

Angielscy naukowcy zaproponowali częściowe rozwiązanie największego problemu związanego z energią generowaną z atomu. Chodzi o wykorzystanie grafitowych bloków moderatorów, które wykorzystuje się do spowalniana neutronów w elektrowniach atomowych.

Taki grafit, poddawany ciągłemu naświetlaniu w reaktorze atomowym, sam staje się radioaktywny, co oczywiście powoduje problemy z jego późniejszym składowaniem. Jest to zresztą jeden z argumentów przeciw energii atomowej.

Taki grafit można jednak zmienić w… diamentowe baterie

Rozwiązanie to zostało zaproponowane przez naukowców z Uniwersytetu Bristolskiego. Ich propozycja jest w zasadzie bardzo prosta. Skoro część stabilnego izotopu węgla C-12, w wyniku naświetlania zamieniło się w radioaktywny C-14, można wykorzystać go do produkcji baterii.

W jaki sposób? Dokładnie tak samo, jak obecnie robi się tzw. sztuczne diamenty. Już dawno bowiem nauczyliśmy się kopiować naturalny proces powstawania tych kamieni – wystarczy zadziałać na atomy węgla bardzo wysokim ciśnieniem, co powoduje ich ustawienie w regularną sieć krystaliczną, czyli w diamenty.

Od dawna wiemy również, że napromieniowane diamenty generują niewielki prąd elektryczny. Jeśli więc wykorzystalibyśmy do ich produkcji radioaktywny izotop C-14, który aktualnie jest problematycznym produktem ubocznym elektrowni jądrowych, zyskalibyśmy nagle sporo zbędnego dotychczasowo materiału, który można byłoby wykorzystać w jakiś użyteczny sposób.

Jeśli zaś chodzi o promieniowanie samych diamentowych baterii opartych o C-14, to naukowcy uspokajają: ten izotop węgla emituje słabe promieniowanie beta, które można bezproblemowo zneutralizować, pokrywając radioaktywne sztuczne diamenty cienką diamentową warstwą zwykłego węgla. Nie jest to podobno żaden skomplikowany proces.

Do czego moglibyśmy wykorzystać takie diamentowe baterie i co ile musielibyśmy je wymieniać?

Możliwości jest całkiem sporo. Co prawda są one ograniczone tym, że jeden gram radioaktywnego izotopu węgla C-14 jest w stanie wygenerować raptem 15 dżuli energii na dobę, czyli prawie tysiąc razy mniej od standardowego paluszka AA. Niemniej jednak, taka diamentowa mini-bateria byłaby stałym źródłem energii przez… co najmniej kilkaset lat.

Patrząc przez pryzmat obecnego okresu żywotności przewidzianego dla większości urządzeń, równie dobrze można by stwierdzić, że działałaby wiecznie. Ale tego typu stwierdzenia zostawmy już specjalistom od reklamy. W rzeczywistości okres połowicznego rozpadu izotopu C-14 wynosi ok. 5740 lat – oznacza to, że po ponad 5 tys. lat moc diamentowej baterii obniżyła by się o połowę. W praktyce więc możemy założyć co najmniej kilkaset lat jej bezproblemowego działania z pełną mocą.

Profesor Tom Scott, jeden z autorów pomysłu na zastosowanie radioaktywnego grafitu dodaje, że tak długowieczne baterie mogłyby zasilać sondy kosmiczne, rozruszniki serca, czy wszelkiej maści czujniki umieszczane w kablach, fundamentach, etc. – chodzi tu o elektronikę, która nie zużywa zbyt dużo energii, ale dostęp do niej jest utrudniony, przez co każda wymiana baterii – o ile w ogóle jest możliwa – powoduje całą serię kolejnych problemów do rozwiązania.

Ogniwa z radioaktywnych diamentów brzmią bardzo… przyszłościowo

Atom ostatnimi czasy nie cieszy się zbyt dużą popularnością. Nie tylko wśród ekologów. Z zeszłorocznego raportu World Nuclear Industry Status Report (WNISR) wynika, że energia atomowa staje się coraz mniej konkurencyjna – zarówno pod względem kosztów, jak i generowanej mocy – w porównaniu do odnawialnych źródeł energii.

W dodatku budowa pojedynczego reaktora atomowego zajmuje (według danych World Nuclear Association) od 5 do 8,5 lat. Jeśli więc chcemy oprzeć dekarbonizację sektora energetycznego na energii atomowej, możemy być praktycznie pewni, że nie byłby to zbyt szybki proces. A według naukowców im szybciej zrezygnujemy z węgla na rzecz mniej szkodliwych sposobów produkcji energii elektrycznej, tym lepiej.

Z drugiej strony, wielu ekspertów przekonuje, że ślepe poleganie na odnawialnych źródłach energii w postaci paneli solarnych czy turbin wiatrowych jest mocno niepewnym rozwiązaniem. Szczególnie w naszej części Europy, gdzie zarówno energia słoneczna, jak i wiatrowa mogą (w dużym uproszczeniu) zostać uznane za sezonowe. Nie wspominając już o tym, że panele słoneczne oraz turbiny również nie są do końca obojętne ekologicznie.

Może więc warto pomyśleć o dywersyfikacji produkcji energii elektrycznej i oprócz stawiania nowych turbin oraz paneli fotowoltalicznych zainteresować się ponownie energią pochodzącą z atomu. Wiemy już, jak przywrócić użyteczność napromieniowanemu grafitowi. Ze składowaniem pozostałych odpadów również potrafimy sobie poradzić.

Jedynym coraz bardziej poważnym problemem pozostaje zużycie wody potrzebnej do chłodzenia reaktorów. Jest to jednak oddzielna kwestia, którą – niezależnie od tego, czy zdecydujemy się na energię atomową czy nie – będziemy musieli się zająć. I to prędzej niż później.

Atom z pewnością pomógłby w zróżnicowaniu źródeł energii, których potrzebujemy jeśli: chcemy rzeczywiście odejść od spalania węgla i poważnie traktujemy wizję masowej elektryfikacji sektora transportowego. A jeśi produktem ubocznym nowych elektrowni atomowych byłaby produkcja diamentowych baterii, to… pomysł ten brzmi jeszcze lepiej.

Musisz przeczytać:

Dołącz do dyskusji