“العصر الماسي” لتوليد الطاقة مع تطوير البطاريات النووية
“العصر الماسي” لتوليد الطاقة مع تطوير البطاريات النووية ‘Diamond-age’ of power generation as nuclear batteries developed
.
تم تطوير تقنية جديدة تستخدم النفايات النووية لتوليد الكهرباء في بطارية تعمل بالطاقة النووية Nuclear-Powered Battery .
.
التحدي The challenge
العمر الافتراضي القصير للبطاريات التقليدية يعني أنها إما لا يمكن استخدامها أو أن لها عيوبًا كبيرة في المواقف التي يتعذر فيها شحنها أو استبدالها. على سبيل المثال ، أجهزة تنظيم ضربات القلب Pacemakers ، والأقمار الصناعية Satellites ، والطائرات بدون طيار التي تعمل على ارتفاعات عالية High-Altitude Drones أو حتى المركبات الفضائية Spacecraft هي أجهزة كهربائية منخفضة الطاقة ويلزمها مصدر الطاقة طويل العمر.
.
ماذا حدث؟
قام فريق من الفيزيائيين والكيميائيين من جامعة بريستول University of Bristol بتطوير ماسة صناعية والتي عند وضعها في مجال إشعاعي تكون قادرة على توليد تيار كهربائي صغير.
تم تقديم هذه الطريقة المبتكرة للطاقة المشعة Radioactive Energy في المحاضرة السنوية لمعهد Cabot – تحت عنوان “أفكار لتغيير العالم Ideas to change the world” – يوم الجمعة ، 25 نوفمبر 2017 م.
على عكس غالبية تقنيات توليد الكهرباء ، التي تستخدم الطاقة لتحريك المغناطيس عبر ملف من الأسلاك لتوليد تيار ، فإن الماس الصناعي قادر على إنتاج شحنة كهربية ببساطة عن طريق وضعه بالقرب من مصدر مشع.
قال توم سكوت Tom Scott ، أستاذ المواد في مركز تحليل الواجهة Interface Analysis Centre بالجامعة وعضو في معهد كابوت Cabot Institute : “لا تحتوي هذه البطارية علي أجزاء متحركة ، ولا توجد انبعاثات ولا تتطلب الصيانة ، فقط يحدث توليد مباشر للكهرباء. من خلال تغليف المواد المشعة داخل الماس ، نحول مشكلة النفايات النووية طويلة المدى إلى بطارية تعمل بالطاقة النووية Nuclear-Powered Battery توفر إمداد طويل الأمد للطاقة النظيفة “.
أظهر الفريق نموذجًا أوليًا لـ “بطارية الماس Diamond Battery” باستخدام مادة Nickel-63 كمصدر للإشعاع. ومع ذلك ، فهم يعملون الآن على تحسين الكفاءة بشكل كبير من خلال استخدام الكربون 14 ، وهو نسخة مشعة من الكربون ، والتي يتم تكونه في كتل الجرافيت المستخدمة لتهدئة التفاعل في محطات الطاقة النووية. أظهرت الأبحاث التي أجراها أكاديميون في بريستول Bristol أن الكربون المشع 14 يتركز على سطح هذه الكتل ، مما يجعل من الممكن معالجته لإزالة غالبية المواد المشعة. يتم بعد ذلك دمج الكربون المستخرج في ألماس لإنتاج بطارية تعمل بالطاقة النووية.
.
كيف تساعد هذه البطارية How it helps
تمتلك المملكة المتحدة حاليًا ما يقرب من 95000 طن من كتل الجرافيت Graphite Blocks ، ومن خلال استخراج الكربون 14 منها ، ينخفض نشاطها الإشعاعي ، مما يقلل من التكلفة والتحدي المتمثل في تخزين هذه النفايات النووية بأمان.
أوضح الدكتور نيل فوكس Neil Fox من كلية الكيمياء School of Chemistry : “تم اختيار الكربون 14 كمصدر للمواد لأنه يصدر إشعاعًا قصير المدى يتم امتصاصه بسرعة بواسطة أي مادة صلبة. هذا من شأنه أن يجعل بلعه أو ملامسته لبشرتك العارية أمرًا خطيرًا ، ولكن لا يمكن لأي إشعاع قصير المدى الهروب منه. في الواقع ، الماس هو أصلب مادة معروفة للإنسان ، ولا يوجد أي شيء يمكننا استخدامه حرفيًا يمكنه توفير المزيد من الحماية “.
على الرغم من طاقتها المنخفضة ، مقارنةً بتقنيات البطاريات الحالية ، فإن العمر الافتراضي لهذه البطاريات الماسية يمكن أن يحدث ثورة في تشغيل الأجهزة على فترات زمنية طويلة. لم يتم بعد تحديد الكمية الفعلية من الكربون -14 اللازمة لكل بطارية ، لكن بطارية واحدة تحتوي على 1 جرام من الكربون 14 ستوفر 15 جولًا في اليوم. هذا أقل من بطارية AA. تم تصميم بطاريات AA القلوية القياسية لتفريغ طاقتها خلال إطار زمني قصير: بطارية واحدة تزن حوالي 20 جرامًا لها معدل تخزين طاقة يبلغ 700 جول/جم. إذا تم تشغيلها بشكل مستمر ، فسوف تنفد طاقتها خلال 24 ساعة. باستخدام الكربون 14 ، ستستغرق البطارية 5730 عامًا لتصل إلى 50 في المائة من الطاقة ، وهو ما يقرب من وجود الحضارة البشرية.
يمكن أن يحل التطوير بعض مشاكل النفايات النووية Nuclear Waste وتوليد الكهرباء النظيفة ويحسن عمر البطارية.
“هناك العديد من الاستخدامات الممكنة التي نطلب من الجمهور طرح اقتراحات حول كيفية الاستفادة من هذه التكنولوجيا علي الوسم التالي #diamondbattery .
.
للمزيد ولقراءة المقال في صورة ملف PDF : من هـنـا 
.
*
تابع صفحتنا علي الفيس بوك 
*********************************
مواضيع ذات صلة
.
.
.
.
.