Две компании стремятся получить алмазы из ядерных отходов, которые могут быть использованы в качестве аккумуляторов. Однако если одна из них придерживается тех областей применения, которые, казалось бы, соответствуют разрабатываемой технологии, то другая компания громко заявляет о таких сферах использования своего продукта, которые, как представляется, несовместимы с тем, что они демонстрируют в реальности.
Семь лет назад ученые из Бристольского университета объявили, что им удалось создать прототип аккумулятора путем преобразования ядерных отходов в алмаз. Теоретически эта технология могла бы решить часть проблемы ядерных отходов и одновременно обеспечить источник энергии, лучше подходящий для определенных нужд, чем все существующие на сегодняшний день. Они выделили компанию Arkenlight, но у них есть конкурент — NDB, имеющий гораздо большие амбиции.
Атомные электростанции производят множество различных радиоактивных изотопов. Мечта о том, чтобы использовать их в качестве нового вида топлива для реакторов, хотя технически и возможна, оказалась гораздо сложнее и дороже, чем предполагалось. То же самое можно сказать и о надежном долгосрочном хранении радиоактивных отходов.
Одним из самых сложных изотопов в этой смеси является углерод-14 с периодом полураспада более 5700 лет, получаемый из графитовых стержней, используемых для контроля скорости реакции, в которые в условиях сильного облучения превращается углерод-12. Еще долго после того, как стронций-90 и цезий-137, доставляющие больше хлопот, исчезнут в отходах, нам придется решать, что делать с углеродом-14, но если Arkenlight и NDB добьются своего, это будет уже не мусор, а сокровище.
В 2016 году группа специалистов под руководством профессора Тома Скотта доказала, что радиоактивный углерод можно нагреть, превратив его в газ и сконденсировав в искусственные алмазы. Смысл их создания не в том, чтобы выглядеть красиво, а в том, что при распаде углерода-14 до азота-14 высвобождаются электроны в виде бета-излучения. Если алмазы соответствующим образом легированы, а не состоят из чистого углерода, то они могут превратиться в ток, направленный в провода, подсоединенные к алмазу. Другими словами, это источник электроэнергии, который прослужит тысячи лет.
Команда Скотта поместила алмаз с углеродом-14 внутрь алмаза из стабильного углерода-12, тем самым ограничив риск того, что радиоактивный материал повредит все вокруг или будет поврежден сам.
Заявленный командой показатель силы тока в час был ничтожно мал, поэтому они рассматривают их как полезные только для ситуаций, когда длительность производства является главным приоритетом. Наиболее очевидный пример — зонды, исследующие внешнюю часть Солнечной системы. С такими батареями управление космическим аппаратом «Вояджер» не будет решать, какие приборы отключить для экономии энергии.
Впоследствии компания Arkenlight предложила еще несколько идей, в которых замена батареи настолько сложна, что долговечность становится жизненно необходимой, например, мониторы в вулкане Стромболи или под океаном. Компания даже возвращается к истокам, используя свой продукт в качестве монитора в хранилище радиоактивных отходов.
В первых версиях в качестве источника радиоактивности используется никель-63, но в Arkenlight надеются со временем перейти на углерод-14, который способен работать еще дольше. Как бы необычно это ни звучало, они изучают возможность поместить некоторые из них в мозг для питания искусственных нейронов.
Примечательно, однако, что во всех этих случаях количество требуемой энергии очень невелико.
Компания NDB (что расшифровывается как Nano Diamond Battery) утверждает, что она продвинулась вперед по сравнению с первоначальными исследованиями, используя микроалмазы вокруг источника излучения для отвода тепла и изобретая дополнительные средства безопасности. Они также заявляют, что используют несколько различных радиоизотопов, а не только медленно высвобождающийся углерод-14.
Однако возникают серьезные вопросы о том, не преувеличивает ли компания NDB потенциал своего продукта (ведь ни один стартап так не поступает?). На сайте компании в верхней части размещено стилизованное изображение автомобиля, что подразумевает возможность замены литий-ионных аккумуляторов в транспорте. Генеральный директор компании говорит о возможности использования продукта в смартфонах. На сайте компании предлагается использовать ее продукцию в качестве источника энергии для центров обработки данных в случае внешних перебоев.
Однако здесь возникает внутренняя проблема. Если используемый изотоп имеет большой период полураспада, как, например, углерод-14, то мощность будет настолько мала, что питание смартфона будет маловероятным, а автомобиля — смешным, даже если сложить вместе тысячи таких источников. Источники с более коротким периодом полураспада потенциально обладают большей мощностью, но она быстро снизится, и, в отличие от аккумулятора вашего телефона, его будет нелегко перезарядить.
Если для устройств, которым требуется более нескольких милливатт, NBD может заявить, что их батарея «не разрядится в течение всего срока службы устройства», то они не объясняют, каким именно образом. И это без учета ценовой конкурентоспособности таких продуктов. Мэтт Феррелл поднял некоторые из этих вопросов на своем популярном YouTube-канале Undecided два года назад, и с тех пор компания NBD, похоже, не обращала на них внимания.
Конечно, некоторые другие издания, похоже, уверены, что NDB — это реальность или, по крайней мере, скоро станет таковой, но, возможно, лучше не питать слишком больших надежд.