Утилизация отходов ядерных электростанций – один из главных проблемных вопросов 21 века. Немалую часть этих утилизируемых отходов составляет ядерное топливо, которое еще можно использовать для выработки электроэнергии, не говоря уже о ценных радиоактивных изотопах, в которых нуждается промышленность и медицина. Помочь в этом вопросе готово изобретение группы физиков и химиков из Бристольского университета.
Они нашли способ преобразования тысяч тонн ядерных отходов определенного вида в своего рода алмазные ядерные батареи, которые способны вырабатывать пусть небольшой электрический ток, но делать это тысячелетиями. Говоря точнее, работая над проблемой утилизации отходов реакторов первого поколения, использующих графитовые стрежни в качестве регуляторов скорости реакции ядерного расщепления, они нашли способ полного выведения из этих стержней радиоактивного изотопа углерод-14 для его последующего превращения в искусственный алмаз.
Алмаз является веществом, которое под воздействием определенных видов радиоактивного излучения производит небольшой электрический ток. А в данном случае алмаз, состоящий преимущественно из радиоактивного углерода, сам является источником этой радиации. Поэтому алмазная ядерная батарея не имеет никаких движущихся частей, она поглощает создаваемую ею же радиацию и не требует никакого обслуживания.
Искусственные алмазы, изготовленные из углерода-14 достаточно радиоактивны, поэтому они облачены в слой из обычного нерадиоактивного искусственного алмаза. Этот слой удерживает бета-излучение достаточно хорошо, снижая его интенсивность практически до нуля, а высокая прочность алмаза позволяет ему выступать в роли защиты, обеспечивающей сохранность внутреннего радиоактивного ядра батареи.
Ученые уже создали первый опытный образец алмазной ядерной батареи с ядром, в составе которого находится радиоактивный изотоп никель-63 и готовятся к созданию варианта с ядром на основе углерода-14, который будет значительно эффективнее никелевой модели. Более того, благодаря длительному периоду полураспада углерода-14, батарея на его основе сможет сохранить половину изначальной емкости даже спустя 5,5 тыс. лет.
В числе областей применения своей ядерной батарейке ученые называют маломощные электрические устройства вроде кардиостимуляторов, спутников и стратосферных БПЛА.