渔舟唱晚
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钻石将核废料变成核电池

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更多 发布于:2016-11-29 10:04
布里斯托大学的物理学家和化学家们宣布,他们找到了一种方法,可以将数千吨看似无价值的核废料转化成人造金刚石电池,这种电池使用寿命可以持续数千年,超过整个人类目前的历史。他们对英国老化的Magnox反应堆核废料进行研究,该反应堆在经过半个多世纪的服务后正在退役。

这些第一代反应堆使用石墨块作为调节剂来减慢中子裂变速度,以保持核裂变过程稳定运行,但是几十年的服务,使得英国已经排放了95,000吨石墨块,成为核废料,因为辐射反应器将块中的一些惰性碳变成放射性的碳-14。尽管碳-14发射的β粒子不能穿透几厘米的空气,但它仍然太危险,不允许进入环境。布里斯托团队的解决方案是从石墨块中移除大部分碳-14,并将其转变成发电钻石,而不是进行深埋处理。

核金刚石电池基于以下事实:当人造金刚石暴露于辐射时,其本身会产生小电流。这可以构建一个没有移动部件,不排放废气且无需维护的电池。布里斯托尔研究人员发现碳-14不均匀分布在石墨块中,集中在最靠近铀燃料棒的一侧。为了生产电池,研究人员对墨块加热,从放射性末端排出碳-14,然后加以收集,并使用低压和高温将其变成人造钻石。

一旦形成钻石,由碳-14发射的β粒子与金刚石的晶格相互作用,抛弃电子并产生电流。钻石本身是放射性的,因此它们外涂第二层非放射性金刚石涂层以辐射屏蔽。这意味着坐在金刚石电池旁边的人会收到与坐在香蕉旁边的人一样多辐射。此外,钻石的硬度有助于保持放射性物质的安全。

研究人员表示,碳-14具有很长半衰期,研究人员估计,钻石电池在5,730年后仍然会有50%的容量,适合需要长期使用能量源的低功率电气设备,如起搏器,卫星,高空无人机,甚至宇宙飞船。
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