核廢料變身能源？科學家研發新型電池邁向無限能源

一項最新研究發現，強烈的核輻射竟然能提升裝置效率。來自俄亥俄州立大學的研究團隊成功開發出一種電池，能夠透過光發射將核能轉化為電能。這項突破性技術不僅為核廢料處理提供新解方，更為未來能源開發帶來無限可能。

在美國，核能發電約佔總發電量的20%，雖然其溫室氣體排放量極低，但產生的放射性廢料卻對人類健康與環境構成重大威脅。為瞭解決這個難題，研究團隊設計出一套系統，利用環境中的伽馬輻射來發電。他們將閃爍晶體（一種在輻射照射下會發光的高密度材料）與太陽能電池結合，成功將核能轉化為足以驅動微電子裝置（如微晶片）的電力。

研究人員使用兩種不同的放射源——銫-137和鈷-60來測試這款體積僅4立方公分的原型電池。這些都是核燃料廢料中最重要的裂變產物。測試在俄亥俄州立大學的核反應爐實驗室進行，結果顯示：使用銫-137時，電池產生288奈瓦電力；而使用更強的鈷-60同位素時，電力輸出達到1.5微瓦，足以啟動微型感測器。

研究主要作者、機械與航空工程學教授Raymond Cao表示，雖然家庭和電子裝置的電力需求通常以千瓦計算，但這項技術顯示，只要找到合適的能源，這類裝置的應用範圍可望擴充套件至瓦特級甚至更高。這項研究已發表於《光學材料：X》期刊。

研究人員指出，這種電池將主要應用於核廢料產生的場所，如核廢料儲存池或用於太空與深海探測的核系統，而非供大眾使用。值得慶幸的是，儘管這項技術使用的伽馬輻射穿透力是普通X光或CT掃描的百倍，但電池本身並未使用放射性材料，因此仍可安全觸碰。

研究團隊發現，電池功率的提升可能與所選用的閃爍晶體材質有關。晶體的形狀和尺寸也會影響最終的電力輸出，因為更大的體積能吸收更多輻射，將額外能量轉化為更多光能。此外，更大的表面積也有助於太陽能電池發電。

研究共同作者、機械與航空工程學研究員Ibrahim Oksuz表示：「就電力輸出而言，這是突破性的成果。」雖然這項兩階段轉換技術仍處於初步階段，但下一步將著重於擴大規模以產生更多電力。

由於這類電池主要應用於高輻射環境，且不易被公眾接觸，因此這些長效裝置不會汙染周圍環境。更重要的是，它們還能在無需定期維護的情況下持續運作。

Cao教授指出，除非能實現可靠量產，否則擴大這項技術規模將耗資巨大。Oksuz則強調，還需要進一步研究來評估電池的實用性和限制，包括安全投入使用後的壽命長短。

「核電池的概念非常具有前景，」Oksuz表示：「雖然還有很大的改進空間，但我相信未來這項技術將在能源生產和感測器產業中佔據重要地位。」

這項研究由美國能源部國家核安全管理局和能源效率與可再生能源辦公室資助，其他共同作者包括託萊多大學的Sabin Neupane和Yanfa Yan。