Teadlased lõid patarei, mis võib pidada vastu üle tuhande aasta

Bristoli ülikooli teadlased on välja töötanud revolutsioonilise akutehnoloogia, mis võib muuta meie seadmete energiavarustust tulevasteks sajanditeks. See uuenduslik aku on võimeline kestma kuni tuhat aastat, toetudes tuumajäätmetele.

Radioaktiivsete teemantpatareide kontseptsiooni tutvustas esmakordselt 2016. aastal Bristoli ülikooli füüsikute, keemikute ja teadlaste pühendunud meeskond. Patarei töötab kui beetavooluseade, mis tähendab, et see kasutab energiat beetalagunemisest, mis on üks tuumalagunemise tüüp. Selle protsessi käigus kiirgab ebastabiilne tuum beetaosakesi - kiireid elektrone või positrone -, et saavutada stabiilsem prootonite ja neutronite suhe.

See beetaosakeste emissioon on võtmetähtsusega elektrienergia tekitamiseks akus. Energiat püüavad pooljuhid, mis seejärel tekitavad elektrivoolu. Selle energiaülekande tõhusus väheneb aga radioaktiivsest allikast kaugenedes, mistõttu on tehnoloogia vähem tõhus kui tavalised patareid.

Nende tõhususega seotud probleemide lahendamiseks pöördusid teadlased polükristallilise teemandi poole. Patarei toodetakse keemilise aurustamise teel, mida kasutatakse laialdaselt kunstlike teemantide valmistamiseks. Teadlased muutsid seda protsessi radioaktiivsete teemantide loomiseks, kasutades radioaktiivset metaani, mis sisaldab isotoopi süsinik-14.

Need radioaktiivsed teemandid moodustavad patarei südamiku. Kui nad puutuvad kokku beetakiirgusega, tekitavad nad järjepideva ja pikaajalise energiavarustuse. Teemantide sees olevad tuumajäätmed toidavad akut pidevalt, võimaldades sel end aja jooksul praktiliselt lagunemiseta laadida. See tähendab, et teoreetiliselt võib üks patarei pidada vastu üle tuhande aasta, ilma et seda oleks vaja asendada või laadida.

Kuigi tehnoloogia on alles prototüübi faasis, on nende patareide potentsiaalsed rakendused väga laiad. Praegune aku versioon toodab siiski vaid väikese koguse energiat, mis piirab selle kasutamist madala energiakuluga seadmetega. See piirang tähendab, et praegu ei sobi aku tavalisteks rakendusteks, näiteks sülearvutite või nutitelefonide toiteks.

Selle tehnoloogia kommertsialiseerimine on juba käimas. Briti ettevõte Arkenlight teeb koostööd Bristoli ülikooliga, et tuua radioaktiivne teemantpatarei turule. Nende esimene toode, mikropatarei, on mõeldud kasutamiseks südamestimulaatorites ja andurites. See võib olla meditsiiniseadmete jaoks murranguline, pakkudes usaldusväärset energiaallikat, mis võib kauem elada kui patsient.

Lisaks meditsiinirakendustele on selliste kauakestvate akude potentsiaalsed kasutusvõimalused lõputud. Need võivad tuua revolutsiooni tööstusharudesse, kus akude väljavahetamine on kulukas või ebapraktiline, näiteks kaugseireseadmetes, satelliitides ja isegi teiste planeetide uurimisel. Akude asendamise vajaduse vähendamine võib avaldada olulist mõju keskkonnale, kuna need akud võivad aidata vähendada elektroonikajäätmete hulka.