تصميم بطارية نووية تدوم لـ100 عام وبتكنولوجيا آمنة للاستخدام اليوميومي

كشف العلماء الروس النقاب عن بطارية تعمل بالطاقة النووية تدوم لمدة 100 عام وتحزم عشرة أضعاف قوة النواة التقليدية, ويتكون النموذج الأولي من أشباه وصلات مصنوعة من الماس، والمعروفة باسم الصمام الثنائي Schottky، ومادة كيميائية مشعة تغذيها, ويمكن استخدام هذه التكنولوجيا لتشغيل كل شيء بداية من أجهزة تنظيم ضربات القلب الدائمة التي لا تحتاج إلى تغيير، إلى البعثات المأهولة إلى المريخ.

بتكنولوجيا آمنة للاستخدام اليومي:

يصر العلماء في المعهد التكنولوجي الروسي لشركة Superhard and Novel Carbon Materials  في موسكو على أن التكنولوجيا آمنة للاستخدام اليومي, حيث يتم تشغيل البطارية بواسطة إشعاع بيتا - الإلكترونات والبوزترونات - وهو غير خطير للاحتفاظ به داخل الجسم لأنه من غير المحتمل أن تمتصه خلايانا, وقال البروفيسور فلاديمير بلانك، قائد البحث، "إن النتائج حتى الآن رائعة بالفعل ويمكن تطبيقها في مجال الطب وتكنولوجيا الفضاء".

طاقة مهولة أكثر من البطاريات الكيميائية المتاحة تجاريًا:

ظلت البطاريات التي تعمل بالطاقة النووية موجودة منذ قرن من الزمان، ولكنها عادة ما تكون كبيرة جدًا بحيث لا يمكن استخدامها عمليًا, وتستخدم البطارية الروسية بنية جديدة لجعلها أكثر تعقيدًا، مما يعني أنها تخرج 3,300 ميلواط/ ساعة من الطاقة لكل غرام - أي ما يعادل عشر مرات أكثر من بطاريات الكيميائية المتاحة تجاريًا, ويستخدم الجهاز نظير النيكل - 63، الذي يتحلل ويطلق إلكترونات عالية السرعة تعرف باسم جسيمات بيتا في طبقات من رقائق النيكل، ما يؤدي لتوليد الكهرباء, ويمكن أن تستمر البطارية في إنتاج الطاقة لمدة قرن، وهو طول المدة الزمنية التي يستغرقها النشاط الإشعاعي في النيكل -63 للوصول إلى نصف العمر.

مناسبة جدًا لأجهزة تنظيم ضربات القلب

وفي التجارب، حقق الجهاز قوة عشرة ميكروواط لكل سنتيمتر مكعب "166 ميكروواط لكل بوصة مكعبة" - وهو ما يكفي لجهاز تنظيم ضربات القلب الاصطناعي الحديث, ويبلغ حجم أجهزة ضبط نبضات القلب الأكثر حداثة أكثر من عشرة سنتيمترات مكعب "0.6 بوصة مكعبة" وتتطلب نحو عشرة ميكروواط من الطاقة, وهذا يعني أنه يمكن استخدام البطارية الجديدة لتشغيل هذه الأجهزة دون أي تغييرات كبيرة في تصميمها وحجمها, وقال الباحثون إن أجهزة تنظيم ضربات القلب التي لديها بطاريات لن تحتاج إلى استبدالها أو صيانتها وستحسن نوعية حياة المرضى.

"ناسا" وبعثاتها إلى المريخ:

ستستفيد وكالة ناسا - التي تخطط لإيصال بعثات مأهولة على الكوكب الأحمر في غضون 20 عامًا - بشكل كبير أيضًا من البطاريات النووية المدمجة, فسوف تحتاج وكالات الفضاء التي تخطط لرحلات طويلة إلى تطوير مصادر طاقة صغيرة لا تحتاج إلى الاستبدال من أجل توفير مساحة الشحن, وتقوم ناسا بالفعل بتطوير مفاعل نووي كبير "Kilopower" يقوم بتشغيل المستعمرات على المريخ منذ عقود, ولكن هناك أيضًا طلب على بطاريات نووية أصغر لتشغيل المستشعرات الخارجية ورقاقات الذاكرة مع أنظمة الإمداد بالطاقة المتكاملة للمركبات الفضائية.

العمل  مستمر لإنتاج طاقة أكبر وأقوى:

تحتوي بطارية النموذج الأولي على كومة من 200 محوّل من الماس منسوجة في طبقات من المواد المشعة وطبقات من النيكل, ويعتمد مقدار الطاقة على سمك الرقاقة والمحولات نفسها, وكلاهما يؤثر على عدد جسيمات بيتا التي يتم امتصاصها, ويعتقد الباحثون أنهم يستطيعون زيادة طاقة البطارية بنسبة تصل إلى ثلاثة أضعاف من خلال إثراء النيكل -63 أو تعزيز الجهد مع تحسينات على محولات الألماس, وقال البروفيسور بلانك "نحن نخطط للقيام بالمزيد, فكلما زادت كثافة الطاقة في الجهاز، زادت التطبيقات التي ستحصل عليها", "لدينا إمكانات جيدة لتخليق الماس عالي الجودة، لذلك نحن نخطط للاستفادة من الخصائص الفريدة لهذه المواد لخلق مكونات إلكترونية جديدة مضادة للإشعاع وتصميم أجهزة إلكترونية وبصرية جديدة."