科學家設計「核廢料電池」 銫137等核種能再利用

核電池已經使用了幾十年，大多數用在太空。右爲鈽238核電池材料，它是核武器的副產品，在覈武器產量降低後，存量出現不夠的問題，因此科學家設想「核廢料電池」。(圖/shutterstock、達志影像)

科學家設計出以核廢料爲能源的電池，雖然發電量不大，但是仍然爲核廢料的再利用，找到新的途徑。

有趣的工程(Interesting Engineering)報導，核能是一種可靠的能源。然而，核燃料反應之後，會生成一些持續放射伽馬射線的同位素，比如碘131(半衰期8天)、銫137(半衰期30年)、鍶-90(半衰期30年)。

半衰期短的物質，輻射強度會快速消退，比如碘131每8天的輻射量就減少一半，所以比較棘手的是那種半衰期數十年到數百年的核種，它們的能量效果並不高，但是又比環境上的自然背景輻射高出許多，因此在傳統上難以安全再利用。

科學家設計「核廢料電池」的原理，能量來源就是 銫137、鈷60這樣的具有散發放射線的物質，放射線照射到閃爍體會發光，這個光線會被光伏電池轉換成電力。(圖/俄亥俄州立大學)

不過，美國俄亥俄州立大學(The Ohio State University)的研究小組，仍然積極研發核廢料電池，其關鍵技術在利用閃爍體(scintillator)，這是具有螢光特性的物質總稱，它們暴露於輻射時會吸收能量並且發光。然後，這些光再驅動太陽能電池，形成電力。

這項發明利用了好幾個早已成熟的科技，先利用核廢料料產生的環境伽馬射線，再利用閃爍體的特性發光，第三步是太陽能電池來光照發電，相當巧妙。

研究團隊設計的電池是4立方公分的立方體，包覆了兩種常見的放射性同位素：銫-137，以及輻射治療常用的鈷-60，來測試原型。

結果表明，使用銫-137 可產生 288 奈瓦(Nw,十億分之一瓦)電力，使用鈷-60 可產生1.5 微瓦(μW，百萬分之一瓦)電力，雖然都很微弱，但是足夠爲小型感測器供電。

這項研究的主要作者雷蒙‧曹( Raymond Cao)說：「我們正在收集一些被視爲廢物的東西，並試圖將其變成寶藏。」

「它的概念非常有前途，雖然還有很大的改進空間，但我相信在未來，這種方法將在能源生產和感測器行業中佔據重要的地位。」

曹博士說： 「儘管大多數家庭和電子設備的功率，需要千瓦單位的電力，但我們的設計表明，只要有合適的能量(在該實驗中是核廢料)，此類設備就可以成爲電力來源。」

此外，該電池的設計，特別適合在高輻射的環境，例如核廢料儲存設施、深海探索甚至太空任務。

研究人員強調說： 「幸運的是，儘管這項研究中使用的伽馬射線的穿透力，比普通X光機、CT掃描強一百倍，但電池本身並不含有放射性物質，這意味着它仍然可以安全觸摸。」