Para ilmuwan telah mengembangkan baterai inovatif yang mengubah energi dari limbah radioaktif menjadi listrik, mengubah produk sampingan berbahaya pembangkit listrik tenaga nuklir menjadi sumber energi potensial untuk aplikasi khusus.
Pembangkit listrik tenaga nuklir menghasilkan 18% listrik di Amerika Serikat, menurut Asosiasi Nuklir Dunia. Meskipun sumber energi ini tidak menghasilkan emisi karbon, ia menghasilkan limbah radioaktif yang dapat berbahaya dan tetap aktif selama ribuan tahun.
Mencari untuk menggunakan kembali limbah ini, tim peneliti dari Ohio State University menggunakan bahan kepadatan tinggi yang memancarkan cahaya ketika menyerap radiasi yang disebut kristal scintillator yang dikombinasikan dengan sel surya untuk mengubah radiasi gamma menjadi listrik.
“Limbah nuklir memancarkan radiasi gamma yang kuat, bentuk energi tinggi yang dapat menembus sebagian besar bahan,” Raymond Caopenulis utama penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Bahan optik: x dan seorang profesor di bidang teknik mesin dan kedirgantaraan di Ohio State, mengatakan kepada Live Science dalam sebuah email. “Perangkat kami menggunakan scintillator, bahan khusus yang menyerap sinar gamma ini dan mengubah energinya menjadi cahaya yang terlihat-mirip dengan bagaimana fungsi objek yang bersinar-gelap, tetapi didorong oleh radiasi daripada sinar matahari. Cahaya ini kemudian ditangkap oleh sel surya, seperti yang ditemukan di panel surya, yang mengubahnya menjadi tenaga listrik. ”
Baterai prototipe, hanya berukuran 4 sentimeter kubik-seukuran satu sendok teh gula-diuji di laboratorium reaktor nuklir Negara Bagian Ohio menggunakan dua sumber radioaktif: Cesium-137 dan Cobalt-60. Baterai menghasilkan 288 nanowatt daya ketika ditenagai oleh cesium-137 dan 1.500 nanowatts saat menggunakan isotop Cobalt-60 yang lebih radioaktif-cukup untuk mengoperasikan sistem mikroelektronik seperti microchip atau peralatan darurat.
Terkait: Mengapa limbah radioaktif dilebur ke dalam gelas
Meskipun output ini jauh di bawah kilowatt yang dibutuhkan untuk memberi daya ketel Anda, para peneliti percaya teknologi ini dapat ditingkatkan untuk aplikasi di atau di luar level Watts dengan sumber daya yang tepat.
Terlepas dari itu, teknologi baru tidak akan digunakan di rumah – sistem ini bergantung pada tingkat tinggi radiasi ambien untuk beroperasi, jadi perlu in situ di lokasi limbah. Sebagai contoh, para peneliti membayangkan baterai yang dikerahkan dalam sistem nuklir untuk eksplorasi ruang dan laut dalam, di mana tingkat radiasi ekstrem membuat sumber daya konvensional tidak praktis.
“Kami tidak menghasilkan atau membawa sumber radiasi; Sebaliknya, perangkat ini dirancang untuk lokasi di mana radiasi gamma yang intens sudah ada, ”kata Cao. “Keindahan dari pendekatan ini adalah bahwa bahan pelindung dapat diganti dengan scintillator, dan cahaya bersinar yang dihasilkannya dapat dipanen dan dikonversi menjadi listrik.”
Namun, sebelum diluncurkan, beberapa rintangan tetap ada. Menurut CAO, tingginya tingkat radiasi secara bertahap merusak baik scintillator dan sel surya. “Pengembangan lebih lanjut diperlukan untuk bahan yang lebih tahan lama dan tahan radiasi untuk memastikan umur panjang sistem,” katanya.
Jika diatasi, baterai yang tahan lama ini dapat digunakan di area radiasi tinggi yang sulit diakses, dengan sedikit atau tanpa perawatan yang diperlukan, menjadikannya solusi energi yang menarik.
“Konsep baterai nuklir sangat menjanjikan,” rekan penulis Ibrahim Oksuz kata dalam sebuah pernyataan. “Masih ada banyak ruang untuk perbaikan, tetapi saya percaya di masa depan, pendekatan ini akan mengukir ruang penting untuk dirinya sendiri dalam industri produksi energi dan sensor.”
