علاوه بر این، راکتورهای هسته‌ای ماژولار کوچک با طرح‌های مختلف، LWR، MSR یا موارد دیگر، در این دهه ساخته می‌شوند و هزاران راکتور تا سال 2040 باید آنلاین شوند. حدود 3000 کیلووات ساعت برای هر نفر در سال طول می کشد تا فردی از فقر خارج شود. ما سالانه 24 تریلیون کیلووات ساعت تولید می کنیم که بیش از 16 تریلیون آن از سوخت فسیلی است.
لطفاً جهت دسترسی به لیست بهترین خریدار باطری اتمی کلیک کنید
بنابراین مقدار انرژی پاکی که برای ریشه کن کردن فقر جهانی و کاهش تغییرات آب و هوایی نیاز داریم بسیار زیاد است - بیش از 35 تریلیون کیلووات ساعت در سال تا سال 2040 - زمانی که جمعیت جهان به 10 میلیارد نفر خواهد رسید. این فناوری به زودی به عنوان یک میکرو راکتور یا باتری هسته ای وجود خواهد داشت.
جهت کسب اطلاعات بیشتر از سایت تسلا بازدید نمایید
همانطور که ماده هسته ای به طور طبیعی تجزیه می شود، الکترون ها یا پوزیترون های پرانرژی به نام ذرات بتا ساطع می کند که الکترون ها را در مواد نیمه هادی شل می کند و جریان الکتریکی ایجاد می کند. از این نظر، یک باتری هسته ای شبیه یک پنل خورشیدی است، با این تفاوت که نیمه هادی های آن به جای فوتون، ذرات بتا را جذب می کنند. منابع انرژی مبتنی بر Ni-63 بسیار غنی شده همراه با طراحی مبدل جدید، طراحی نسل جدید دستگاهی را در زمینه سایبرنتیک و هوش مصنوعی ممکن کرده است که در آن منابع کوچک از این نوع قادر به تقلید از فعالیت های نورون های مغزی خواهند بود.
Arkenlight هنوز یک سلول بتاولتائیک با استفاده از ضایعات هسته‌ای اصلاح‌شده نساخته است و بوردمن می‌گوید باتری الماس هسته‌ای آن هنوز چند سال دیگر در آزمایشگاه اصلاح شده است تا اینکه آماده عرضه به خیابان‌ها شود. بوردمن می‌گوید که آرکن لایت اخیراً قراردادی از آژانس فضایی اروپا برای توسعه باتری‌های الماسی برای آنچه او به عنوان «برچسب‌های RFID ماهواره‌ای» توصیف می‌کند، دریافت کرده است که سیگنال رادیویی ضعیفی را برای شناسایی یک ماهواره برای هزاران سال ارسال می‌کند. Arkenlight همچنین در حال توسعه سلول های گاماولتائیک است که پرتوهای گامای ساطع شده از مخازن زباله های هسته ای را جذب کرده و از آنها برای تولید برق استفاده می کند.
بنابراین تیمی از محققان دانشگاه بریستول یک روبات آتشفشان شناس ساختند و از یک پهپاد برای رساندن آن به بالای آتشفشان استفاده کردند، جایی که می توانست به طور غیرفعال تمام لرزش ها و لرزش های آن را زیر نظر بگیرد تا اینکه به ناچار در اثر فوران از بین رفت. این ربات یک غلاف حسگر به اندازه توپ نرم بود که با میکرودوز انرژی هسته ای از یک باتری رادیواکتیو به اندازه یک مربع شکلات تغذیه می شد. ترکیب معدن و شیمی روسیه در 18 دسامبر اعلام کرد که در تبدیل نیکل-63 (Ni-63) بسیار غنی شده برای ادغام در یک باتری اتمی با طول عمر 50 سال، به اولین جهانی در جهان دست یافته است.
به عنوان یک فلوراید، انتظار می رود که تقاضای بسیار بیشتری برای راکتورهای نمک مذاب داشته باشد. با این حال، برای هر دو هدف باید Li-7 بسیار خالص باشد، در غیر این صورت تریتیوم با جذب نوترون تشکیل می شود. اگر Arkenlight موفق باشد، یک منبع عملاً پایان ناپذیر از مواد خام برای تولید باتری های هسته ای را فراهم می کند.
مایکل اسپنسر، مهندس برق در دانشگاه کرنل و یکی از بنیانگذاران Widetronix، می گوید که ماده رادیواکتیو باید با در نظر گرفتن کاربرد آن انتخاب شود. به عنوان مثال، کربن 14 ذرات بتا کمتری نسبت به تریتیوم به بیرون می ریزد، اما نیمه عمر آن 500 برابر بیشتر است. اگر به چیزی برای ماندگاری همیشه نیاز دارید، عالی است، اما به این معنی است که باتری‌های هسته‌ای کربن 14 باید به طور قابل توجهی بزرگتر از باتری‌های تریتیوم باشند تا همان مقدار نیرو را ارائه کنند. جای تعجب نیست که شاید بسیاری از مردم از داشتن چیزی رادیواکتیو در نزدیکی خود لذت نبرند.
هنگامی که عملکرد باتری ماشین الکتریکی به 70٪ یا کمتر کاهش می یابد، "عمر دوم" آن فعال می شود. میکال می گوید: «پیامدهای MSR برای حمل و نقل و صنعت می تواند تحول آفرین باشد، زیرا ما به دنبال ایجاد فناوری مناسب در مقیاس و پذیرش گسترده انرژی اتمی مدرن و بادوام با سوخت مایع برای شکل دادن به آینده نحوه برخورد ما با تغییرات آب و هوایی هستیم. M-MSRهایی که Core Power در حال توسعه هستند، به جای میله های سوخت جامد که در راکتورهای هسته ای معمولی تحت فشار استفاده می شوند، از سوخت سیال به شکل فلوراید یا نمک کلرید بسیار داغ که با یک ماده شکافت پذیر "گرم" تزریق می شود، استفاده می کنند. کارخانه کنسانتره شیمیایی نووسیبیرسک TVEL در سیبری بزرگترین تامین کننده هیدروکسید مونوهیدرات Li-7 (با خلوص تا 99.95٪) است که تا 80٪ از نیازهای جهان را برآورده می کند. این ماده با الکترولیز محلول آبی کلرید لیتیوم با استفاده از کاتد جیوه تولید می شود.
آژانس انرژی اتمی بریتانیا تخمین می زند که کمتر از 100 پوند کربن 14 برای میلیون ها باتری هسته ای کافی است. علاوه بر این، با حذف کربن 14 رادیواکتیو از بلوک‌های گرافیتی، آنها را از زباله‌های هسته‌ای سطح بالا به زباله‌های هسته‌ای سطح پایین تنزل می‌دهد، که نگهداری آنها را برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت آسان‌تر و ایمن‌تر می‌کند. M-MSR ها هیچ قطعه متحرکی ندارند، در دماهای بسیار بالا تنها تحت فشار محیط کار می کنند، و می توانند به اندازه کافی کوچک شوند تا برای دارایی های تشنه انرژی، مانند کشتی های بزرگ، توان الکتریکی «در مقیاس میکرو» را فراهم کنند. Core Power می گوید که می توان آنها را به صورت انبوه تولید کرد تا هزینه انرژی را کمتر از گاز، گازوئیل و حتی انرژی های تجدیدپذیر کاهش دهد.
همانطور که گازها یونیزه می شوند، متان تجزیه می شود و کربن 14 روی بستری در راکتور جمع می شود و در یک شبکه الماس شروع به رشد می کند. لیتیوم-7 به دلیل شفافیت نسبی نسبت به نوترون ها، دو کاربرد مهم در انرژی هسته ای امروز و فردا دارد. به عنوان هیدروکسید در مقادیر کم برای عملکرد ایمن در سیستم های خنک کننده راکتور آب تحت فشار به عنوان تثبیت کننده pH برای کاهش خوردگی در مدار اولیه ضروری است.
برخلاف سلول های کربن 14، Betalight یک باتری هسته ای معمولی "ساندویچ" است که با تریتیوم ساخته شده است. محققان در حال ساخت باتری جدیدی هستند که با جواهرات آزمایشگاهی ساخته شده از زباله های هسته ای اصلاح شده تغذیه می شود. هنگامی که یک باتری EV ظرفیت خود را برای تامین انرژی یک وسیله نقلیه در مسافت از دست می دهد، هنوز هم عمر قابل استفاده در آن وجود دارد.
FLiBe حدود 14٪ لیتیوم دارد، بنابراین سطوح بالاتری از خلوص مورد نیاز است - 99.995٪ Li-7. چنین نمک های فلورایدی فشار بخار بسیار کمی دارند حتی در حرارت قرمز، گرمای بیشتری نسبت به همان حجم آب حمل می کنند، خواص انتقال حرارت خوبی دارند، جذب نوترون پایینی دارند، در اثر تشعشع آسیب نمی بینند، واکنش شدیدی با هوا یا آب نشان نمی دهند. خود باتری سه برابر کوچکتر از همتایان خود است، چگالی توان آن ده برابر بیشتر است و هزینه آن نصف است.
در ژوئن 2014، NCCP قراردادی سه ساله برای تامین لیتیوم-7 با خلوص 99.99 درصد به چین امضا کرد. از سال 2015، NCCP برنامه ریزی کرد تا این Li-7 با خلوص فوق العاده بالا را به عنوان یک توسعه جدید تولید کند. مطابق با نامش، لیتیوم در تعدادی از کانی‌های موجود در سنگ‌های آذرین اسیدی مانند گرانیت و پگماتیت‌ها وجود دارد، اسپودومن و پتالیت که رایج‌ترین کانی‌های منبع هستند.
اما خطر سلامتی ناشی از بتاولتائیک ها با خطر سلامتی علائم خروج قابل مقایسه است که از ماده رادیواکتیو به نام تریتیوم برای رسیدن به درخشش قرمز مشخص خود استفاده می کنند. برخلاف پرتوهای گاما یا دیگر انواع خطرناک‌تر تشعشع، ذرات بتا را می‌توان تنها با چند میلی‌متر محافظ در مسیر خود متوقف کرد. لنس هابارد، دانشمند مواد در آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام که به Arkenlight وابسته نیست، می گوید: «معمولاً فقط دیواره باتری برای جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه ای کافی است. داخل آن به سختی رادیواکتیو است، و این باعث می‌شود آنها برای مردم بسیار ایمن باشند. و او می افزاید، وقتی باتری هسته ای تمام می شود، به حالت پایدار تبدیل می شود، که به این معنی است که پسماند هسته ای باقی نمی ماند.
هنگامی که اسکات و تیم Arkenlight طراحی خود را اصلاح کردند، یک مرکز آزمایشی برای تولید انبوه آنها راه اندازی خواهند کرد. این شرکت قصد دارد اولین باتری های هسته ای تجاری خود را تا سال 2024 وارد بازار کند - فقط انتظار نداشته باشید که آنها را در لپ تاپ خود پیدا کنید. Tvel گفت: «باتری‌های اتمی فشرده» با طول عمر تا 50 سال در ابزارسازی و الکترونیک رادیویی کاربرد پیدا می‌کنند و در دستگاه‌ها و سیستم‌هایی که جایگزینی منابع برق دشوار، پرهزینه یا ناایمن است، تقاضای زیادی خواهند داشت. کاربردهای بالقوه فناوری فضایی، پزشکی، تجهیزات مخابراتی، محصولات مجتمع نظامی-صنعتی، تأسیسات صنعتی و زیرساختی است. یک سلول بتاولتائیک معمولی از لایه های نازک و فویل مانندی از مواد رادیواکتیو تشکیل شده است که بین نیمه هادی ها قرار گرفته اند.
تخم‌های اژدها می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا فرآیندهای طبیعی خشونت‌آمیز را با جزئیات بی‌سابقه مطالعه کنند، اما برای تام اسکات، دانشمند مواد در بریستول، آتشفشان‌ها تازه شروع کار بودند. در چند سال گذشته، اسکات و گروه کوچکی از همکارانش در حال ساختن نسخه‌ای از باتری هسته‌ای تخم اژدها بوده‌اند که می‌تواند هزاران سال بدون شارژ یا جایگزینی دوام بیاورد. برخلاف باتری‌های موجود در بیشتر وسایل الکترونیکی مدرن که از واکنش‌های شیمیایی الکتریسیته تولید می‌کنند، باتری بریستول ذراتی را جمع‌آوری می‌کند که توسط الماس‌های رادیواکتیو خارج می‌شوند که می‌توانند از زباله‌های هسته‌ای اصلاح‌شده ساخته شوند.
مبدل توسعه یافته تنها 300 روبل (3.8 دلار) قیمت دارد، اما باتری آن به دلیل هزینه بالای نیکل 63 (حدود 4000 دلار در هر گرم) همچنان بسیار گران است، بنابراین هنوز هیچ پیشنهادی برای شروع تولید انبوه با استفاده از فناوری MISIS وجود ندارد. با جداسازی مبتنی بر جیوه، Li-6 تمایل بیشتری به جیوه نسبت به شریک معمول خود دارد. هنگامی که یک آمالگام لیتیوم جیوه با لیتیوم هیدروکسید مخلوط می شود، لیتیوم-6 در آمالگام و لیتیوم-7 در هیدروکسید متمرکز می شود. جریان مخالف آمالگام و هیدروکسید از آبشارها عبور می کند و به دنبال آن لیتیوم-6 از آمالگام جدا می شود. امروزه این کار فقط در روسیه و چین انجام می شود، اگرچه قبلاً در ایالات متحده آمریکا بسیار مورد استفاده قرار گرفت و تأثیرات زیست محیطی زیادی داشت. جیوه زیادی مورد نیاز است - 11000 تن در ایالات متحده استفاده شد - مقدار قابل توجهی به دلیل "ضایعات، ریختن و تبخیر" از بین می رود.
از آنجایی که خودروهای الکتریکی در جاده‌های ما موقعیت قطبی پیدا می‌کنند - کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلودگی صوتی در مقایسه با خودروهایی که از سوخت‌های فسیلی کار می‌کنند - مسابقه برای یافتن روش‌های بازیافت بهتر برای باز کردن پتانسیل سبز کامل آنها ادامه دارد. باتری‌های شیمیایی یا «گالوانیکی» معمولی، مانند سلول‌های لیتیوم یونی در تلفن‌های هوشمند یا باتری‌های قلیایی در یک کنترل از راه دور، در از بین بردن انرژی زیادی برای مدت زمان کوتاهی عالی هستند. یک باتری لیتیوم یونی تنها می تواند برای چند ساعت بدون شارژ مجدد کار کند و پس از چند سال بخش قابل توجهی از ظرفیت شارژ خود را از دست خواهد داد.