利用核废料制造钻石核电池给发电领域带来颠覆性变革

核发电成本较低，但核废料放射性高，难以处理和储存。现在，英国布里斯托大学卡博特研究所的科学家正在尝试一种创新的发电方式，可以一石二鸟，不仅解决核废料问题，还可以开发新的电力来源。

核电站常用的核燃料是从铀元素中提炼出来的，利用核裂变过程产生的热量将水蒸发成蒸汽，使涡轮机旋转发电。铀主要来自自然界，存在于地壳中。其含量高于金、银元素，可通过开采获得；因此，利用核能发电可以减少对化石燃料的依赖，运营成本也较低。

然而，核反应堆含有大量放射性物质。一旦发生事故，将对生态和人民造成严重损害。最困难的问题是核电站产生危险的放射性废物，必须妥善储存这些废物直到放射性消失。然而核废料的半衰期长达5730年，要保证在这么长的时间内不发生事故是极其困难的。

卡博特研究所的一组研究人员利用核废料制造了一种人造金刚石电池，该电池与放射性物质发生反应以产生少量电力。研究人员开发了一种新方法，可以加热放射性石墨烯，以气体形式释放大部分放射性物质，然后利用高温和低压将这些材料转化为人造钻石。

卡博特研究所材料科学教授汤姆·斯科特指出，当这些钻石被放置在放射性区域时，它们会产生微弱的电流。研究人员随后将金刚石电池封装在另一种非放射性金刚石中，以吸收有害辐射并释放更多电力，发电效率接近100%。

斯科特教授表示，这种发电方式不会排放任何废气，也不需要维护。非常适合“传统电池无法充电或更换”的环境下的应用。他说，研究小组利用碳14同位素制造了人造晶体电池。如果用于物联网（IoT）的低功耗设备，可以稳定供电数千年。无需担心设备在使用寿命结束前电量耗尽。问题，非常适合在物联网时代提供长期稳定的电力。更令人兴奋的是，当核电耗尽时，这些材料会衰变到稳定状态，即电池中不会留下任何核废料。

这种新型电池最大的担忧是辐射泄漏可能对环境和健康产生负面影响；不过，太平洋西北国家实验室的材料科学家兰斯·哈伯德表示，阻止辐射泄漏的技术相对简单，只需要一个普通的外壳就可以避免泄漏。

斯科特教授表示，核电池已有半个世纪左右的历史，最初用于远程控制或长期使用的设备。最新技术可以用不到 100 磅的碳 14 同位素制造数百万个核电池。未来，它可以用于起搏器、卫星或传感器。此前，研究团队已利用这种金刚石电池为多台机器人提供动力，让这些机器人能够前往火山口勘察地质，突破了以往近距离观测火山喷发困难的瓶颈。

研究人员目前已经成立了一家新的初创公司Arkenlight，目标是在2024年完成这种电池的商业化量产。如果它能够得到广泛应用，将会给发电领域带来颠覆性的变化。