Baterai carbon 14 dari limbah nuklir tahan 1000 tahun


Technology | 23 April 2022

Sebuah prototipe baterai gammavoltaic Arkenlight dapat mengubah radiasi sinar gamma dari repositori limbah nuklir menjadi listrik. Bagaimana caranya limbah digantikan sebagai sumber energi.

Tenaga nuklir dianggap sebagai energi bersih karena tidak memiliki emisi gas CO2.
Namun di saat yang sama, pembangkit nuklir menghasilkan sejumlah besar limbah radioaktif berbahaya yang terus menumpuk seiring dengan semakin banyaknya reaktor yang dibangun di seluruh dunia.

Para ahli telah mengusulkan solusi yang berbeda untuk masalah ini untuk menjaga lingkungan dan kesehatan masyarakat lebih baik.

Ruang penyimpanan limbah nuklir harus disimpan ditempat yang aman, titik fokus dari ide-ide ini adalah pemanfaatan kembali bahan-bahan tersebut untuk sumber energi lain

Baterai berlian radioaktif pertama dikembangkan 2016 dan segera diakui karena menjanjikan cara baru yang hemat untuk mendaur ulang limbah nuklir.

Dalam konteks ini, mempertimbangkan apakah bahan limbah nuklir adalah solusi akhir untuk residu beracun dan mematikan ini.

Apa Itu Baterai Berlian Radioaktif
Baterai berlian radioaktif pertama kali dikembangkan tim fisikawan dan ahli kimia dari Institut Cabot untuk Lingkungan Universitas Bristol.

Penemuan ini disajikan sebagai perangkat betavoltaic, yang berarti didukung dari peluruhan beta limbah nuklir.

Peluruhan beta adalah jenis peluruhan radioaktif yang terjadi ketika inti atom memiliki kelebihan partikel dan beberapa di antaranya melepaskan untuk mendapatkan rasio proton dan neutron yang lebih stabil.



Baterai berlian proton elektron

Dampaknya menghasilkan semacam radiasi pengion atau radiasi beta, melibatkan banyak elektron atau positron berkecepatan tinggi dan berenergi tinggi yang dikenal sebagai partikel beta.
 
Sel betavoltaik terdiri dari lapisan tipis bahan radioaktif yang ditempatkan di antara semikonduktor.
Saat bahan nuklir meluruh, bahan memancarkan partikel beta yang menjatuhkan elektron di semikonduktor, disanalah terjadi arus listrik.

Kendala utama, kerapatan dari daya baterai radioaktif semakin rendah ketika masuk ke dalam semikonduktor yang menghantarkan listrik.



Selain itu, karena partikel beta dipancarkan secara acak ke segala arah, hanya sebagian kecil yang akan mengenai semikonduktor.
Tentu saja energi yang didapat hanyasebagian kecil menjadi listrik. Ini berarti bahwa baterai nuklir kurang efisien dibandingkan jenis baterai lainnya.
Di sinilah berlian polikristalin (PCD) masuk sebagai bahan tambahan.

Baterai berlian radioaktif dibuat menggunakan proses yang disebut deposisi uap kimia, yang digunakan untuk pembuatan berlian buatan.

Elemen berlian

Menggunakan campuran plasma hidrogen dan metana untuk menumbuhkan lapisan berlian pada suhu yang sangat tinggi.

Para peneliti telah memodifikasi proses CVD untuk menumbuhkan berlian radioaktif dengan metana radioaktif yang mengandung isotop radioaktif Karbon-14, yang ditemukan pada blok grafit reaktor yang diberikan radiasi.

Berlian adalah salah satu bahan terkeras yang diketahui manusia bahkan lebih keras daripada silikon karbida.
Berlian awalnya terbentuk dari alam, khususnya alam semesta. Bahan berlian sudah dapat dibuat, walau mengunakan suhu dan energi sangat tinggi.

Fungsi berlian berfungsi sebagai sumber radioaktif dan semikonduktor.
Paparan radiasi beta akan memberikan sebuah kemasan baterai tahan lama yang tidak perlu diisi ulang. Limbah nuklir di bagian dalamnya terus menerus menjadi bahan bakar, memungkinkannya untuk mengisi daya sendiri selama berabad-abad.

Namun, tim Bristol mengingatkanbahwa baterai berlian radioaktif mereka tidak akan cocok untuk laptop atau smartphone, karena rancangan barunya hanya berisi 1g karbon-14.
Artinya energi yang dihasilkan sangat rendah.

Baterai limbah nuklir dengan bahan berlian

Hanya beberapa mikrowatt, karena itu penerapannya sejauh ini sangat terbatas pada perangkat kecil.
Seperti baterai sensor energi kecil yang bekerja nonstop atau alat pacu jantung.



Sejarak penemuan baterai nuklir dapat ditelusuri kembali ke tahun 1913, ketika fisikawan Inggris Henry Moseley menemukan radiasi partikel dapat menghasilkan arus listrik.

Pada 1950-an dan 1960-an, industri kedirgantaraan sangat tertarik dengan penemuan Moseley, karena berpotensi menggerakkan pesawat ruang angkasa untuk misi jangka panjang.

RCA Corporation meneliti aplikasi untuk baterai nuklir di penerima radio dan alat bantu dengar.

Tetapi teknologi lain diperlukan dalam pengembangan dan mempertahankan penemuan ini.

Dalam hal ini, kemampuan pembuatan berlian sintetis dianggap revolusioner, karena memberikan keamanan dan konduktivitas walau mengunakan baterai dengan bahan radioaktif.

Dengan tambahan nanoteknologi di abad modern, sebuah perusahaan Amerika membangun baterai berlian nano berdaya tinggi.

Berbasis di San Francisco, California, NDB Inc. didirikan pada tahun 2012. Tujuan perusahaan menciptakan alternatif baterai konvensional yang lebih bersih dan ramah lingkungan.
Startup ini memperkenalkan versi baterai berbasis berlian pada tahun 2016 dan mengumumkan dua tes konsep pada tahun 2020. NDB adalah salah satu perusahaan yang mencoba untuk mengkomersialkan baterai berlian radioaktif.

Baterai nano-diamond dari NDB digambarkan sebagai baterai alfa, beta, dan neutron volta dan memiliki beberapa fitur baru.

Apa yang diunggulkan

Daya tahan
Perusahaan menghitung baterai NDB dapat bertahan hingga 28.000 tahun, dan memberikan daya pada kendaraan luar angkasa dalam misi jangka panjang, stasiun ruang angkasa, dan satelit.
Membayangkan pengembangan baterai untuk Drone, mobil listrik, dan pesawat terbang di Bumi tidak perlu berhenti untuk diisi ulang. Tentu saja untuk masa depan.

Keamanan
Berlian bukan salah satu elemen yang paling keras yang pernah ada, tetapi salah satu bahan paling konduktif sebagai termal di dunia, yang membantu melindungi panas yang dihasilkan radioisotop baterai, dan mengubahnya menjadi arus listrik dengan sangat cepat.

Ramah
Lapisan film tipis PCD di dalamnya memungkinkan baterai untuk memungkinkan berbagai bentuk dan bentuk. Inilah sebabnya mengapa baterai nano-diamond dapat menjadi multiguna dan memasuki pasar yang berbeda, dari aplikasi luar angkasa yang disebutkan di atas hingga elektronik konsumen.
Namun, baterai NDB untuk versi konsumen tidak akan bertahan lebih dari satu dekade.

Berbeda dengan pengembangan perusahaan Arkenlight, asal Inggris yang mengkomersialkan baterai berlian radioaktif Bristol, berencana merilis produk pertama mereka, baterai mikro, ke pasar pada akhir tahun 2023.
 
Masa Depan Baterai Radioaktif Berbasis Berlian
Portabilitas perangkat elektronik modern, meningkatnya popularitas kendaraan listrik, dan perlombaan abad ke-21 untuk membawa umat manusia dalam misi luar angkasa yang panjang ke Mars telah memicu minat yang meningkat dalam penelitian teknologi baterai dalam beberapa tahun terakhir.

Beberapa jenis baterai disesuaikan untuk aplikasi tertentu dan belum tentu berguna untuk aplikasi yang lain.
Artinya baterai lithium-ion konvensional untuk kendaraan listrik tidak pernah diganti dengan baterai berlian radioaktif dalam waktu dekat.

Baterai konvensional bertahan lebih singkat, tetapi murah untuk diproduksi.
Pada saat yang sama, daya tahan baterai hanya rentang 5 tahun.
Dampaknya dari sisa baterai harus di daur ulang kembali.

Baterai berlian radioaktif lebih baik, karena memiliki umur yang jauh lebih lama daripada baterai konvensional.
Masalah utama, bagaimana menjadikan energi baterai dari limbah nuklir tersebut dapat menghasilkan energi lebih besar.

Jika baterai berlian dapat dikembangkan menjadi baterai universal, seperti yang diusulkan NDB Inc., kita dapat memperoleh baterai ponsel cerdas yang bertahan lebih lama daripada usia pakai ponsel cerdas, dengan mudah mengganti baterai dari satu ponsel ke ponsel berikutnya.
Dalam arti, baterai berlian akan terus digunakan ke ponsel baru. Tentu saja baru wacana dari perusahaan tersebut.

Karena baterai betavoltaik berlian yang dikembangkan Arkenlight tidak akan sejauh itu.
Perusahaan sedang mengerjakan desain sistem tumpuk baterai beta karbon-14 ke dalam sebuah sel baterai.

Untuk memberikan pelepasan daya tinggi, setiap sel dapat disertai dengan superkapasitor kecil, yang dapat menawarkan pengosongan cepat yang sangat baik. Artinya energi yang kecil dari baterai berlian ditampung terlebih dahulu ke sebuah kapasitor, ketika dibutuhkan maka kapasitor dapat melepas energi yang jauh lebih besar.

Otoritas Energi Atom Inggris (UKAEA) menghitung bahwa 100 pon (sekitar 45 kg) karbon-14 dapat memungkinkan pembuatan jutaan baterai berbasis berlian dengan durasi pakai yang amat lama.
Baterai jenis tersebut juga dapat mengurangi biaya penyimpanan limbah nuklir.

Peneliti Universitas Bristol, Profesor Tom Scott mengatakan kepada Nuclear Energy Insider bahwa, “Dengan mengeluarkan Karbon-14 dari grafit yang diiradiasi langsung dari reaktor, membuat produk limbah yang tersisa menjadi kurang radioaktif dan karenanya lebih mudah untuk dikelola dan dibuang.

Perkiraan biaya untuk membuang limbah grafit adalah 46.000 pound ($60.000) per meter kubik untuk Limbah Tingkat Menengah [ILW] dan 3.000 pound ($4.000) per meter kubik untuk Limbah Tingkat Rendah [LLW]."

Bukankah semua fitur yang dijelaskan akan menjadi salah satu pilihan terbaik untuk masa depan berkelanjutan yang kita butuhkan?

Tentu saja kita harus menunggu dan melihat apakah produsen dapat menemukan cara untuk menangani biaya produksi yang saat ini amat mahal, dengan kemampuan baterai yang rendah, dan membawa baterai berbasis berlian ke pasar dengan biaya yang efektif dan mudah diakses.


Pabrikan mobil listrik Tesla memerlukan baterai 4680 kendaraan listrik. Ukuran baterai lebih besar, kapasitas besar, tapi produksi lebih murah. Baterai mobil listrik mungkin mengalami transisi dari ukuran 18650 ke 21700 dan 4680 yang lebih besar di tahun 2019 sampai 2023. Khususnya kendaraan untuk menempuh jarak lebih jauh

Setelah teknologi chip 3D Nand atau dikenal dengan TriCell TLC. Kapasitas chip storage dapat ditingkatkan dengan ukuran keping yang sama. Samsung siap memproduksi masal Chip SSD generasi ke 6 256GB 3 bit vertikal NAND memory. Micron 232 layer TLC perchip 128GB



Teknologi fusi nuklir terus dikembangkan agar dapat digunakan di dunianya nyata. Masalah utama menjaga plasma tetap bertahan di dalam reaktor. Bagaimana dengan teknologi Machine Learning, dalam pengujian dapat membantu mengkontrol medan magnit dalam reaktor.

Energi terbarukan panel solar cell menciptakan sampah baru dalam 30 tahun mendatang. Setelah usia pakai, panel surya diganti untuk memaksimalkan energi. Tantangan mendaur ulang sampah elektronik, dapat mengurangi elemen langka. Sampah masa depan menjadi ekonomi baru dengan menciptakan barang baru

Film tentang plastik penemuan inovasi dalam industri, setelah 50 tahun plastik menjadi bencana. Semua negara mengalami masalah dengan plastik. Plastik dari industri minyak menjadi produk, sampah, lalu kemana plastik pergi. Film ini adalah akhir cerita, tetapi masalah baru saja dimulai.



Dari video BBC menceritakan bagaimana cara kerja reaktor nuklir. Seperti memanaskan ketel air dan mengerakan turbin. Pembangkit listrik reaktor nuklir mengunakan teknik yang sama, tetapi pemanas mengunakan reaksi plutonium. Kemana sampah radioaktif nantinya dibuang. Dan berapa lama bahan tersebut tetap berbahaya bagi manusia. Salah satunya Jerman dimana negara harus mencari tempat paling aman.

Seandainya kita bisa membuang sampah dari limbah radioaktif ke ruang angkasa, dan membiarkan terbakar di matahari. Berapa resiko yang harus dihadapi. Biaya. Satu roket Soyus mampu membawa 7 ton, tapi lihat berapa banyak sampah yang harus dikirim. Amerika memiliki puluhan ribu ton limbah tingkat tinggi, belum negara maju lain yang memiliki pembangkit

Dampak industri dan limbah serta irigasi pertanian, membawa bencana di daerah Punjab. Memiliki tingkat penderita kanker paling tinggi dari rata rata nasional di India.




No popular articles found.