Autoriteti i Energjisë Atomike në Mbretërinë e Bashkuar (UKAEA) së fundi zhvilloi baterinë e parë të energjisë atomike me diamant karboni6 neutrone. Bërthama e karbonit-14 në Universitetin e Bristolit.
Sipas studimeve të tyre, kjo teknologji e ruajtjes ka potencialin për të fuqizuar pajisjet për mijëra vjet: një bateri e mundshme e ardhshme me këtë teknologji për përdorim komercial mund të zgjasë rreth 5000 vjet.
Por si është bërë bateria e diamantit?
Diamanti është një mineral i përbërë vetëm nga atome karboni të lidhura me një rrjetë kristalore tetraedrale. Në këtë rast, megjithatë, përdoret një izotop i veçantë radioaktiv i karbonit, përkatësisht karboni-14. Izotopet janë atome të ngjashme me të tjerët të të njëjtit element, në këtë rast karbonit, por me një masë të ndryshme, të lidhur me një numër të ndryshëm neutronesh të pranishëm në bërthamën atomike. Izotopi më i qëndrueshëm i karbonit (i cili ka 6 protone) dhe më i bollshëm në natyrë ka 6 neutrone. Bërthama e karbonit-14 përmban 8 neutrone. Ky izotop ndodh natyrshëm dhe zakonisht përdoret për takimin e fosileve dhe mbetjeve të tjera organike. Prandaj, bateria e diamantit bazohet në një mineral të këtij lloji, i cili përfshin në strukturën e tij një sasi të vogël atomesh të izotopit të karbonit-14. Për të qenë të saktë, materiali i përdorur i përket klasës së karbonit të ngjashëm me diamantin (DLC), pra materialeve karboni amorf që shfaqin disa nga vetitë e ngjashme me ato të diamantit.
Si funksionon bateria e karbonit-14
Bateria gjeneron energji elektrike duke shfrytëzuar energjinë e çliruar nga zbërthimi radioaktiv natyror i karbonit-14. Meqenëse ky zbërthim quhet prishje beta në zhargonin teknik, bateritë bërthamore që e shfrytëzojnë atë njihen si bateri betavoltaike. Prandaj mund të flasim për një “bateri bërthamore” (ose më mirë, bateri të energjisë atomike), sepse përdor këtë lloj energjie. Në zbërthimin beta, një nga neutronet në bërthamën atomike zbërthehet në një proton, një elektron dhe një antineutrino. Bateria e diamantit përdor elektronet e prodhuara nga kalbja për të fuqizuar një qark elektrik, ndërsa në termocentralet aktuale bërthamore energjia prodhohet duke shkaktuar ndarjen e bërthamave atomike (në praktikë, bërthamat “thyehen” në bërthama më të lehta). Me pak fjalë, edhe nëse në të dyja rastet përfshihet fjala “bërthamore”, flasim për teknologji krejtësisht të ndryshme. Një bateri diamanti mund të fuqizojë qarkun me të cilin është lidhur në mënyrë të sigurt dhe të kontrolluar falë strukturës së diamantit që përmban këto izotope.
Si u zhvillua bateria e diamantit në Universitetit e Bristolit
Bateria e diamantit u propozua në një nivel konceptual nga Instituti Cabot në Universitetin e Bristolit gjatë një seminari të mbajtur në nëntor 2016. Prototipi i parë i ndërtuar nga i njëjti universitet përdorte një izotop të një elementi tjetër, nikelit-63. Në vitin 2018, studiues nga institute të ndryshme teknologjike në Moskë njoftuan se kishin zhvilluar një bateri prototip që përdorte izotopin nikel-63 dhe konvertuesit e diamantit. Kërkimet në Universitetin e Bristolit vazhduan më pas dhe çuan në zhvillimin e baterisë me bazë karboni-14. Kjo linjë kërkimi ishte shumë e rëndësishme sepse karboni-14 është një humbje e nivelit të ulët të radioaktivitetit të induktuar nga termocentralet e ndarjes bërthamore. Në disa reaktorë të ndarjes bërthamore ka shufra grafiti (gjithashtu të përbëra tërësisht nga atome karboni), të cilat përdoren për të rregulluar reaksionin bërthamor. Karboni-12 prej të cilit janë bërë pjesërisht nga radioaktiv dhe nëse do të mund të përdorej në këtë lloj baterie nuk do të përdorej më si mbeturinë, por mund të bëhej sërish i dobishëm dhe të gjeneronte energji.
Sa kohë mund të zgjasë një bateri diamanti dhe cilat janë përdorimet e mundshme?
Një bateri e vogël karboni-14 mund të gjenerojë 15 xhaulë në ditë për mijëra vjet. Për të dhënë një rend të madhësisë, një bateri normale AA që ne përdorim në telekomandat ose në shumë pajisje të tjera të vogla ruan rreth 10,000 xhaulë, që është e barabartë me 15 xhaulë në ditë për vetëm dy vjet. Prandaj, bateritë diamanti mund të përdoren për pajisje që kërkojnë një rrymë shumë të ulët për një periudhë të gjatë kohore dhe për këtë arsye janë ideale për aplikime të tilla si pajisjet mjekësore (implantet okulare, aparatet e dëgjimit dhe stimuluesit e ritmit), ose për mjedise ekstreme, si në hapësirë më shumë sesa në Tokë ,ku mund të jetë e pamundur të zëvendësohet shpesh një bateri.
