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核钻石:人类发明最持久的电池

添加时间:2024-02-06

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核废料与金刚石_废旧金刚石_金刚石合成技术

闪闪发光的钻石宝贝,避之不及的核废料,永恒不变的电池——这三个风马牛不相及的东东,竟然能凑到一起:核废料→核钻石→核电池,这三者变成递进关系,很可能成为能源技术革命的新突破——核钻石:人类发明出最持久耐用的电池!

一份来自英国布里斯托大学卡博特学院 of Cabot 的最新科研成果:在核电站核反应堆里,以往当作核废料的放射性石墨,不必再小心翼翼地封存,而是变废为宝,经过高温加热,把里面的放射性物质以气态形式释放出来,再经过处理变成人造钻石,然后神奇的现象出现了——把富含放射性物质的钻石(核钻石)和不含放射性物质的人造钻石(非核钻石),放置在一个密封环境里,就会产生电流。如果把核钻石嵌入到非核钻石内部,就会产生更大的电流,甚至这种电池效能接近100%。

废旧金刚石_核废料与金刚石_金刚石合成技术

问题来了,背后到底是啥原理?

简单点说,就是从核废料中提取的碳14发生β衰变,释放非放射性氮和高能β粒子,这些平均能量为50keV(千电子伏特)的高能β粒子,在跟其他碳原子进行非弹性碰撞时,产生电子空穴对,由此形成电流。尽管距离走出实验室,还有一段时间(核钻石科研团队自己估计,2031年才能推广应用),不过这一发明的意义,堪称重大,而且一箭双雕。

核废料与金刚石_废旧金刚石_金刚石合成技术

核废料与金刚石_金刚石合成技术_废旧金刚石

因为TA既可以变废为宝、非常有效地再利用放射性核废料(光是美国,过去40年就累积了84250吨的核废料,封存这些危险物的费用也是很昂贵的),TA又是迄今为止人类发明最持久耐用的超级电池(核钻石主要元素是碳14,它的半衰期是5730年,即使达到半衰期,核钻石的电能消耗也不过只有1/2),这就意味着恒久供电、不必更换电池成为了现实。尤其应用在飞船、卫星、探测器、心脏起搏器、人工胰脏等植入性医疗设备上变得更加可靠。同时,还不产生排放、不必维修、不用更换零件、清洁安全,一直使用就行了。

当然了,目前TA也有两个明显缺点:①电能明显低于传统电池。如果未来不能技术突破的话,恐怕未来只能应用在低能耗电子设备上;②技术过程复杂,工程造价昂贵。解决之道就是技术创新,大幅降低造价,同时有国家政策引导,毕竟这项能源革命的一大功绩,就是消灭这个地球上的危险核废料,而不仅仅是在单纯地造电池。

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回头再看一下咱母国的核电站布局,36座投产核电站、20个在建核电站,到2020年还将增到100个,产生核废料高达14万吨。早有消息说,中国正在考虑斥资217亿美元,跟法国阿海珐集团合作建造一个规模超大的核废料处理厂。未来如果咱能引进核钻石这项技术的话,就是同样花217亿美元,相信也是值得滴!毕竟这是一箭双雕的科技突破!

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