Kodolakumulatori
Jau pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados betavoltaiku — tehnoloģiju beta starojuma enerģijas iegūšanai — zinātnieki uzskatīja par pamatu jaunu enerģijas avotu radīšanai nākotnē. Mūsdienās ir reāls pamats pārliecinoši apgalvot, ka kontrolētu kodolreakciju izmantošana pēc būtības ir droša. Cilvēki ikdienā jau izmanto desmitiem kodoltehnoloģiju, piemēram, radioizotopu dūmu detektorus.
Tātad 2014. gada martā zinātnieki Jae Kwon un Bek Kim no Misūri Universitātes Kolumbijā, ASV, reproducēja pasaulē pirmo darbojošos kompakta strāvas avota prototipu, kura pamatā ir stroncijs-90 un ūdens. Šajā gadījumā ūdens loma ir enerģijas buferis, kas tiks paskaidrots tālāk.
Kodolakumulators darbosies gadiem ilgi bez apkopes un varēs ražot elektroenerģiju ūdens molekulu sadalīšanās dēļ, jo tās mijiedarbojas ar beta daļiņām un citiem radioaktīvā stroncija-90 sabrukšanas produktiem.
Šāda akumulatora jaudai vajadzētu būt pilnībā pietiekamai, lai darbinātu elektriskos transportlīdzekļus un pat kosmosa kuģus.Jaunā produkta noslēpums slēpjas betavoltaikas un diezgan jaunas fizikas tendences – plazmona rezonatoru – apvienojumā.
Plasmoni pēdējos gados ir aktīvi izmantoti specifisku optisko ierīču izstrādē, tostarp īpaši efektīvo saules bateriju, pilnīgi plakano lēcu un speciālās drukas tinti ar izšķirtspēju, kas daudzkārt pārsniedz mūsu acu jutību. Plazmoniskie rezonatori ir īpašas struktūras, kas spēj gan absorbēt, gan izstarot enerģiju gaismas viļņu un cita veida elektromagnētiskā starojuma veidā.
Mūsdienās jau ir radioizotopu enerģijas avoti, kas atomu sabrukšanas enerģiju pārvērš elektrībā, taču tas nenotiek tieši, bet gan caur starpposma fizikālās mijiedarbības ķēdi.
Vispirms radioaktīvo vielu tabletes silda konteinera korpusu, kurā tās atrodas, tad šis siltums ar termopāru palīdzību tiek pārvērsts elektrībā.
Katrā konversijas posmā tiek zaudēts milzīgs enerģijas daudzums; no tā šādu radioizotopu bateriju efektivitāte nepārsniedz 7%. Betavoltica jau sen nav izmantota praksē, jo radiācijas ietekmē ļoti strauji iznīcina akumulatora daļas.
Pētījumi liecina, ka šīs sabrukušās ūdens molekulu daļas var izmantot, lai tieši iegūtu enerģiju, ko tās absorbē sadursmes ar beta daļiņām rezultātā.
Lai ūdens kodolakumulators darbotos, ir nepieciešama īpaša struktūra, kas sastāv no simtiem mikroskopisku titāna oksīda kolonnu, kas pārklātas ar platīna plēvi, pēc formas līdzīga ķemmei. Tās zobos un platīna apvalka virsmā ir daudz mikroporu, caur kurām norādītie ūdens sadalīšanās produkti var iekļūt ierīcē. Tātad akumulatora darbības laikā "ķemmē" notiek vairākas ķīmiskas reakcijas - notiek ūdens molekulu sadalīšanās un veidošanās, savukārt brīvie elektroni rodas un tiek uztverti.
Enerģiju, kas izdalās visu šo reakciju laikā, absorbē "adatas" un pārvērš elektrībā. Pateicoties plazmoniem, kas parādās uz pīlāru virsmas, kam ir īpašas fizikālās īpašības, šāds ūdens-kodolakumulators sasniedz maksimālo efektivitāti, kas var būt 54%, kas ir gandrīz desmit reizes augstāka nekā klasiskajiem radioizotopu strāvas avotiem.
Šeit izmantoto jonu šķīdumu ir ļoti grūti sasaldēt pat pietiekami zemā apkārtējās vides temperatūrā, ļaujot izmantot ar jauno tehnoloģiju izgatavotos akumulatorus elektrisko transportlīdzekļu darbināšanai un, ja tas ir pareizi iepakots, arī kosmosa kuģos dažādiem mērķiem.
Radioaktīvā stroncija-90 pussabrukšanas periods ir aptuveni 28 gadi, tāpēc Kvona un Kima kodolakumulators var darboties bez būtiskiem enerģijas zudumiem vairākas desmitgades, samazinot jaudu tikai par 2% gadā.Zinātnieki saka, ka šādi parametri paver skaidru perspektīvu elektrisko transportlīdzekļu visuresamībai.