Americkí vedci prišli na spôsob, ako efektívne využiť odpad z jadrových elektrární. Pomocou scintilačných látok dokážu energiu z rádioaktívneho rozpadu premeniť na elektrickú energiu.
Klasické batérie tento objav zrejme nikdy nenahradí, avšak využitie si môže nájsť na viacerých miestach, kde je už rádioaktivita aj tak prítomná.
Jadrová energia je jedným z najvýkonnejších a najstabilnejších zdrojov energie, ktoré dokážeme aktuálne ako ľudstvo využívať. Samotná výroba elektrickej energie z jadra produkuje len minimálne emisie skleníkových plynov. Problém so znečistením pri nich vzniká až po vyhorení jadrového paliva, z ktorého sa po využití v elektrárni stáva odpad s aktívnou radiáciou po dobu tisícov až miliónov rokov. Bezpečné uskladnenie vyhoreného paliva je stále jedným z hlavných problémov jadrovej energetiky.
Najbežnejším riešením tohoto problému je dlhodobé skladovanie v geologických úložiskách, avšak črtá sa možnosť, že tento odpad by ešte mohol aj po konci svojej životnosti v elektrárni ďalej slúžiť na výrobu energie v menšom merítku.
Vedci z dvoch amerických univerzít v štáte Ohio v spolupráci so súkromnou spoločnosťou AwareAbility Technologies, vyvinuli jadrovú fotovoltaickú batériu, ktorá dokáže využiť gama žiarenie na výrobu elektrickej energie.
Vedci na tento účel využili scintilačné látky, ktoré premieňajú vysokoenergetické žiarenie na viditeľné svetlo. Zachytením tohto svetla fotovoltaickými článkami sa im podarilo vyrobiť elektrickú energiu aj z intenzívnych žiariacich polí.
Na premenu gama žiarenia boli v štúdii využité dve scintilačné látky – GAGG:Ce-HL (Gadolínium-hliník-gáliový granát dopovaný cérom), ktorý má vysokú svetelnú vyťaženosť a optimálne spektrálne vlastnosti na premenu gama žiarenia a LYSO:Ce (Lutécium-yttrium oxyortosilikát dopovaný cérom), ktorý má vyššiu hustotu elektrónov a efektívne absorbuje vysokoenergetické žiarenie. Tieto látky boli opticky spojené s tenkovrstvovým kadmium-teluridovým (CdTe) fotovoltaickým článkom, ktorý slúžil na premenu viditeľného svetla zo scintilátorov na elektrickú energiu.
Na testovanie zariadenia boli použité dva zdroje gama žiarenia, cézium-137 s dávkou 1,5 kRad/h emitujúci gama lúče s energiou 662 keV a kobalt-60 s dávkou 10 kRad/h emitujúci gama lúče s energiami 1,173 MeV a 1 332 MeV.
Najoptimálnejšie výsledky vedci namerali pri využití prvého menovaného zdroja žiarenia v kombinácii s látkou GAGG:Ce-HL, kedy zdroj dosiahol maximálny výkon 288 nW a otvoreným obvodovým napätím 0,34 V. Pre porovnanie, LYSO:Ce dosiahol pri rovnakom žiarení výkon len 11,5 nW.
Táto metóda premeny rádioaktívneho žiarenia na elektrickú energiu zrejme tak skoro nenahradí bežné batérie či iné zdroje energie, ale podľa vedcov môže byť užitočná v špecifických podmienkach, kde je už rádioaktivita prirodzene prítomná, napríklad vo vesmíre. „Krása tohto prístupu spočíva v tom, že tieniace materiály možno nahradiť scintilátorom a žiariace svetlo, ktoré produkuje, možno zozbierať a premeniť na elektrinu.“
Pred príchodom tejto technológie na trh vedci musia vyriešiť ešte jeden zásadný problém. Vysoké úrovne radiácie postupne ničia samotný scintilátor aj fotovoltaický článok. Výskum bude preto pokračovať skúmaním možnosti zvýšenia trvácnosti zariadenia a hľadaním materiálov odolnejším voči rádioaktívnemu žiareniu.