Bilim İnsanları Işık Yayılımı ile Nükleer Enerjiyi Elektriğe Dönüştüren Pil Geliştirdi

Ohio Eyalet Üniversitesi liderliğinde çalışan bir araştırma ekibi, nükleer enerjiyi ışık yayılımı yoluyla elektriğe dönüştürebilen yeni bir pil geliştirdi. Bu teknoloji, nükleer atıkları yeniden değerlendirme ve enerji üretimi alanında devrim yaratma potansiyeline sahip.

Optical Materials: X dergisinde yayımlanan bir çalışmaya göre, bilim insanları ortamda bulunan gama radyasyonunu toplayarak mikroelektronik cihazlar için elektrik üretmeyi başardı. Yalnızca dört kübik santimetre boyutunda olan prototip pil, scintillator kristalleri ile güneş hücrelerini birleştirerek çalışıyor.

Nükleer Pilin Çalışma Prensibi

Pil tasarımında yoğunlukları yüksek olan scintillator kristalleri kullanılıyor. Bu kristaller radyasyona maruz kaldığında ışık yayar ve yayılan ışık, güneş hücreleri tarafından elektriğe dönüştürülür. Araştırmacılar, pilin performansını test etmek için tükenmiş nükleer yakıttan elde edilen iki büyük fisyon ürünü olan sezyum-137 (cesium-137) ve kobalt-60 (cobalt-60) elementlerini kullandı.

Ohio Eyalet Üniversitesi Nükleer Reaktör Laboratuvarı’nda gerçekleştirilen deneylerde, sezyum-137 kullanıldığında pil 288 nanovat üretirken, daha güçlü olan kobalt-60 kullanıldığında çıkış gücü 1,5 mikrowata yükseldi. Bu miktar küçük bir sensörü çalıştırmaya yetiyor.

Çalışmanın baş yazarı, Ohio Eyalet Üniversitesi’nde makine ve havacılık mühendisliği profesörü olan Raymond Cao, "Uygun bir güç kaynağıyla bu cihazların ölçeklendirilerek watt seviyesinde elektrik üretebileceğini ve kullanım alanlarının genişletilebileceğini" belirtti.

Potansiyel Kullanım Alanları

Araştırmacılar, bu pillerin nükleer atık üretim tesisleri, depolama havuzları, uzay ve derin deniz keşif sistemleri gibi alanlarda kullanılabileceğini düşünüyor. Özellikle gama radyasyonunun standart bir X-ışınından neredeyse yüz kat daha nüfuz edici olduğu göz önüne alındığında, bu radyasyonu güvenli bir şekilde elektrik üretmek için kullanmak önemli bir bilimsel gelişme olarak değerlendiriliyor.

Ayrıca, bilim insanları pilin radyoaktif materyal içermediğini ve bu nedenle güvenli bir şekilde kullanılabileceğini vurguluyor.

Cao, geliştirdikleri teknolojinin nükleer atıkların tehlikeli bir madde olarak görülmek yerine enerji kaynağı olarak değerlendirilmesini sağlayacağını ifade etti ve şunları ekledi: "Atık olarak görülen bir şeyi alıp onu bir hazineye dönüştürmeye çalışıyoruz."

Kristal Yapısının Etkisi ve Geleceğe Dönük Çalışmalar

Araştırma, scintillator kristallerinin şekli ve boyutunun pilin elektrik üretim kapasitesini doğrudan etkilediğini ortaya koydu. Daha büyük hacimli kristaller, daha fazla radyasyonu emerek enerji dönüşümünü artırırken, geniş yüzey alanına sahip kristaller, güneş hücrelerinin güç üretme kapasitesini yükseltiyor.

Çalışmanın ortak yazarı ve Ohio Eyalet Üniversitesi araştırma görevlisi Ibrahim Oksuz, elde edilen sonuçları elektrik üretiminde önemli bir ilerleme olarak tanımladı. Oksuz, "Bu iki aşamalı süreç henüz erken bir aşamada olsa da, bir sonraki adım daha yüksek watt seviyelerine ulaşmak için tasarımların ölçeklendirilmesi olacak." dedi.

Önündeki Zorluklar ve Gelecek Perspektifi

Her ne kadar ilk sonuçlar umut verici olsa da, teknolojinin büyük ölçekli uygulanabilirliği konusunda bazı engeller bulunuyor. En büyük zorluklardan biri üretim maliyetleri olarak öne çıkıyor. Cao, uzun vadede pillerin verimliliğini, dayanıklılığını ve gerçek dünya uygulamalarındaki performansını değerlendirmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu belirtti.

Buna rağmen, Oksuz nükleer enerjili pillerin geleceğine iyimser bakıyor: "Nükleer pil konsepti oldukça umut verici. Hâlâ geliştirilecek birçok nokta var, ancak gelecekte bu yaklaşımın hem enerji üretimi hem de sensör teknolojisinde önemli bir yer edineceğine inanıyorum."

‍

‍



Kaynak: https://www.techspot.com/news/106997-scientists-develop-battery-converts-nuclear-energy-electricity-light.html