Bilim İnsanları, Çernobil Benzeri Nükleer Atık Sahalarından ve Işıktan Güç Alan Yeni Pil Geliştirdi
Ohio Eyalet Üniversitesi’ndeki bilim insanları, nükleer atıklardan yayılan radyasyonu elektrik enerjisine dönüştüren yeni bir pil geliştirdi. Bu yenilikçi teknoloji, özel kristaller ile güneş hücrelerinin birleşiminden oluşuyor. “Scintillator” adı verilen bu kristaller, radyasyonu emdiklerinde ışık yayıyor. Güneş hücreleri ise bu ışığı elektrik enerjisine çeviriyor. Ortaya çıkan cihaz, gama ışınlarını doğrudan elektriğe dönüştüren “nükleer fotovoltaik pil” olarak tanımlanıyor.
Pil, küçük bir küp boyutunda tasarlandı. Denemelerde iki farklı radyoaktif madde kullanıldı: sezyum-137 ve kobalt-60. Sezyum-137, nükleer enerjinin yan ürünü olarak biliniyor ve test sırasında 288 nanowatt enerji üretti. Kobalt-60 ise daha güçlü bir kaynak olarak 1,5 mikrowatt enerji sağladı. Bu miktar küçük sensörleri çalıştırmak için yeterli.
Evlerde kullanılan elektrikle kıyaslandığında bu değerler çok düşük. Ancak araştırmacılar, bu teknolojinin daha büyük ölçeklerde geliştirilerek daha fazla enerji üretilebileceğini düşünüyor.
Geliştirilen Pil, Radyoaktif Olmasa da Radyasyonu Kullanmada Etkili
Cihaz, doğrudan radyoaktif madde içermediği için güvenli kabul ediliyor. Kullanıcı teması açısından risk oluşturmuyor. Ancak cihazın çalışabilmesi için yüksek radyasyonlu alanlara ihtiyaç duyuluyor. Bu nedenle kullanım alanı, nükleer atık depoları, uzay görevleri veya derin deniz araştırmaları gibi özel ortamlarda sınırlı kalacak. Nükleer PV uygulamaları için olası sintilatörler ve özellikleri şu şekilde;
| Sintilatör | Işık Verimi (Foton/MeV) | Yoğunluk (g/cm³) | λ (Maksimum Emisyon) (nm) | Radyasyon Dayanımı (Rad) |
|---|---|---|---|---|
| LuAG:Ce [15,16] | 25.000 | 6,70 | 520 | 10⁶ |
| YAG: Ce [17] | 14.000 | 4,56 | 550 | N/A |
| GAGG: Ce-HL [18] | 54.000 | 6,60 | 530 | 10⁷ |
| Ba₂SiO₄:Eu [19] | 48.000 | 5,38 | 500 | N/A |
| CsBa₂I₅:Tl [20] | 40.000 | 4,50 | 500 | N/A |
| LYSO: Ce [21] | 33.200 | 7,10 | 420 | N/A |
Araştırmacılar, pilin içindeki kristallerin boyutu ve şeklinin enerji üretiminde büyük rol oynadığını belirtti. Daha büyük kristaller, daha fazla radyasyon emerek daha çok ışık yayabiliyor. Bu ışığı elektrik enerjisine çeviren güneş hücrelerinin boyutu da performansı doğrudan etkiliyor.
Yeni pilin büyük ölçekli üretimi şimdilik maliyetli görünüyor. Ancak bakım gerektirmeyen uzun ömürlü bir enerji kaynağı olarak özellikle ulaşılması zor yerlerde kullanım potansiyeli yüksek. Pilin çevreye zarar vermemesi de ayrı bir avantaj.
Çalışma, Optical Materials: X dergisinde yayınlandı. Bilim insanları, bu gelişmenin yalnızca bir başlangıç olduğunu ve gelecekte daha güçlü ve verimli prototipler üretmeyi hedeflediklerini açıkladı. Proje, Amerika Birleşik Devletleri’nin nükleer güvenlik ve enerji verimliliği konularında faaliyet gösteren kurumları tarafından destekleniyor.
