تطوير بطارية «نووية» لتخزين الطاقة
تاريخ النشر: 28th, February 2025 GMT
واشنطن (وام)
أخبار ذات صلةتمكّن فريق من العلماء في جامعة ولاية أوهايو، من تطوير بطارية نووية مبتكرة قادرة على تحويل النفايات الذرية إلى كهرباء، ما يمثل إنجازاً كبيراً في مجال تخزين الطاقة.
وتعتمد البطارية الجديدة على امتصاص إشعاع غاما المنبعث من الوقود النووي المستنفد، ثم تحويله إلى ضوء عبر بلورات الومض، ليتم بعد ذلك تحويل هذا الضوء إلى كهرباء باستخدام الخلايا الشمسية.
وأكد ريموند كاو، أستاذ الهندسة الميكانيكية والفضائية في جامعة ولاية أوهايو وقائد الدراسة، التي نشرت نتائجها في مجلة "Optical Materials: X"، أن هذه التقنية تمثل تحولاً في طريقة استغلال النفايات المشعة، قائلا: "نحن نحصد شيئاً يعتبر نفايات، ونحوله إلى مصدر طاقة ثمين".
ولا تحتوي البطارية على مواد مشعة، ما يجعلها آمنة للمس، إلا أنها لم تصمم للاستخدام العام، وبدلاً من ذلك، يتوقع العلماء أن تكون مثالية لتشغيل الأنظمة النووية في استكشاف الفضاء وأعماق المحيطات، حيث يصعب استخدام مصادر الطاقة التقليدية.
ويبلغ حجم النموذج الأولي تقريباً حجم مكعب السكر، وهو قادر على توليد 1.5 ميكروواط من الطاقة، فيما يطمح الفريق إلى تطوير إصدارات أكبر تولد مستويات أعلى من الكهرباء.
المصدر: صحيفة الاتحاد
كلمات دلالية: الطاقة النووية جامعة ولاية أوهايو جامعة أوهايو أوهايو تحويل النفايات إلى طاقة تخزين الطاقة
إقرأ أيضاً:
تجربة تايغا.. لم حاول السوفيات تفجير 250 قنبلة نووية بمكان واحد؟
بعد انتهاء الحرب العالمية الثانية، بدأت كل من الولايات المتحدة والاتحاد السوفياتي في مناقشة أفكار تبدو غريبة اليوم، تتعلق باستخدام القنابل النووية ليس فقط للحرب، بل للبناء أيضا.
وقد سميت هذه المشروعات "بالانفجارات النووية السلمية"، وقد أُجريت حوالي 150 تجربة من هذا النوع بين عامي 1957 و1989 في الولايات المتحدة الأميركية والاتحاد السوفياتي.
وكانت التطبيقات متنوعة، شملت الحفر واسع النطاق لإنشاء الخزانات والقنوات والموانئ وتحفيز استخلاص النفط والغاز، وإنشاء تجاويف لتخزين النفط أو الغاز أو النفايات تحت الأرض، وإطفاء حرائق حقول الغاز، وإنتاج الطاقة عبر الفلوريدات المنصهرة تحت الأرض لإنتاج البخار للكهرباء، وتكسير خام النحاس والفوسفات تمهيدا للتعدين، وغيرها .
ومن أشهر التجارب السوفياتية التي اعتمدت هذه الفكرة مشروع "تايغا"، حيث كان الاتحاد السوفياتي مهووسا بمشاريع البنية التحتية الضخمة التي تُظهر قوته الهندسية، وكان أحد هذه الأحلام بناء قناة تربط نهر بيتشورا في منطقة القطب الشمالي بنهر كاما، الذي يغذي نهر الفولغا، الشريان النهري الرئيسي لروسيا.
وكانت هناك أسباب اقتصادية وإستراتيجية مهمة، حيث سيُسهّل هذا المشروع نقل الموارد الطبيعية، كالأخشاب والفحم، من أقصى الشمال إلى وسط البلاد، وسيُوفّر طريقا مائيا أكثر ملاءمة للملاحة، وهو أمر مفيد خاصة مع تجمّد العديد من أنهار سيبيريا شتاء.
إلى جانب ذلك، كان لهذا المشروع قيمة عسكرية كامنة، إذ وفّر طريق نقل احتياطيا في حال تهديدات الناتو.
إعلانلكن حفر مثل هذه القناة عبر تضاريس نائية ووعرة كان كابوسا من حيث التكلفة واللوجيستيات. وهنا جاء دور القنابل النووية، حيث قرر العلماء السوفيات في أوائل سبعينيات القرن الماضي، اختبار إمكانية استخدام الشحنات النووية لحفر قناة عن طريق تفجير التربة والصخور، وإذا نجح الاختبار ستستخدم 250 قنبلة نووية لحفر القناة.
اختير موقع الاختبار في مقاطعة كوستروما، بالقرب من قرية فاسيوكوفو، وهي منطقة هادئة مليئة بالغابات تبعد أكثر من ألف كيلومتر عن موسكو.
ووُضعت 3 قنابل نووية تحت الأرض في خط مستقيم، بمسافة 165 مترا بين كل منها، بلغت قوة كل منها 15 كيلوطنا، أي ما يعادل تقريبا قوة القنبلة التي أُلقيت على هيروشيما، ودُفنت القنابل تحت عمق 127 مترا من الأرض لمنع ظهور سحابة فطر مرئية أو انفجار على مستوى السطح، وسُميت هذه التجربة "تايغا"، في إشارة إلى الغابة الروسية الشاسعة التي نُفذت فيها.
وفي 23 فبراير/شباط 1971، فُجرت القنابل الثلاث في آنٍ واحد، اهتزت الأرض بعنف، وتشكلت حفرة هائلة، وأزاح الانفجار ملايين الأطنان من الأرض، تماما كما كان مُخططا له، وترك وراءه منخفضا يشبه الخندق، يبلغ طوله حوالي 700 متر وعمقه 30 مترا، ظل موجودا إلى الآن تحت اسم "البحيرة النووية"
ومن وجهة نظر فيزيائية، كان الاختبار ناجحا، فقد فعلت القنابل ما كان من المفترض أن تفعله بالضبط وهو إنشاء قناة.
ولكن، على الرغم من ذلك لم تسر الأمور كما هو متوقع، فقد تسربت مواد مشعة من الانفجارات إلى السطح وإلى الهواء، وتلوثت التربة والمياه والنباتات في المنطقة، كما انطلقت غازات مشعة من باطن الأرض عبر الشقوق والصدوع، وإلى جانب ذلك، فقد رصد أثر هذا الإشعاع في الدول المجاورة.
إعلانكما أن التفجير مثل خيبة أمل هندسية، فعلى الرغم من أن الانفجار أحدث حفرة كبيرة، فإن جدران الحفرة كانت غير مستقرة، والقاع غير مستوٍ، وجعلت التربة الصقيعية والمياه الجوفية في المنطقة من المستحيل مواصلة العمل فيها دون تعزيزات مكثفة.
وتسبب ما سبق في توقف المشروع، وأصبحت هذه الحفرة بمثابة تحفة فنية من حقبة الحرب الباردة، أشبه بنصب تذكاري لوقت اعتقدت فيه الحكومات أن القنابل النووية يمكن استخدامها كالجرافات.
«Nuclear Lake». Artificial lake in the taiga of the Perm region. The canal was created after three 15 kt underground nuclear explosions in 1971, and later filled with water. pic.twitter.com/LUEvCQZSaX
— NUKES (@atomicarchive) January 8, 2019
تجارب حديثةوفي عام 2009، جمع العلماء عينات من التربة والأشنيات (كائنات تعايشية تتكون من ترافق بين الطحالب الخضراء المجهرية وفطريات خيطية) من 6 مواقع مختلفة في منطقة "تايغا" للتجارب النووية، كان الهدف قياس كمية المواد المشعة التي لا تزال موجودة في البيئة بعد عقود من التجربة.
ووجد الباحثون بقايا الانشطار الناتج عن الانفجار النووي، مثل السيزيوم-137 واليوروبيوم-155، إلى جانب مواد مشعة أخرى مثل الكوبالت-60 والنيوبيوم-94 والبزموت-207.
وكانت نسبة هذه العناصر لا تزال كبيرة، فعلى سبيل المثال احتوى الموقع على ما يصل إلى 700 ضعف من السيزيوم 137 مقارنة بالمستويات الأساسية.
وكانت المفاجأة أنه حتى بعد مرور ما يقارب من 40 عاما من هذا التفجير، لا يزال الموقع يعاني من تلوث إشعاعي كبير، وخاصة في التربة.
إلى جانب ذلك، لاحظ العلماء أن العناصر المشعة انتقلت إلى الأنظمة البيولوجية -مثل الأشنات، التي خزنتها ضمن عملياتها الحيوية- مما يُظهر تعرضا بيئيا.
ولا تزال مستويات الإشعاع في الموقع أعلى بكثير من المعدل الطبيعي، ويجب توخي الحذر عند أي دخول أو استخدام للأراضي في المنطقة.
إعلان بقايا الحرب الباردةالأمر لم يقف عند تجارب الاتحاد السوفياتي، كان للولايات المتحدة نسخها الخاصة من هذه التفجيرات، ففي عام 1962، اختبرت الولايات المتحدة مفهوما مشابها في تجربة "سيدان" النووية في نيفادا، والتي أحدثت حفرة هائلة. ومثل تايغا، أنتجت غبارا إشعاعيا، واعتُبرت في النهاية فشلا في البناء.
والآن، توقفت إلى حد كبير التفجيرات النووية السلمية في كل العالم تقريبا، بدأ الأمر في عام 1996، حيث اعتمدت الأمم المتحدة معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية.
وتحظر هذه المعاهدة جميع التفجيرات النووية، بما في ذلك التفجيرات النووية الشاملة، لأي غرض كان، ورغم عدم تصديق جميع القوى النووية عليها بعد، فإنها رسّخت القاعدة العالمية ضد أي تفجيرات نووية.
وتبقى هذه التجارب شاهدا على أن القنبلة النووية كانت دائما خطرا على البشرية، فقدرتها على الهدم والتلويث استثنائية، حتى في الجوانب السلمية.
ويرى العديد من العلماء في هذا النطاق أن تلك بالأساس هي المشكلة الأساسية حينما نتحدث عن احتمالات استخدام السلاح النووي، فهي بالفعل ضعيفة لأن امتلاك الكثير من الدول لهذه القدرة المدمرة يمنعها من استخدامها (خشية أن تستخدم ضدها)، إلا أن مجرد وجود احتمال ضعيف -لكنه مدمر للغاية- يظل خطيرا جدا.
مشتق من فيتامين B1 يعزّز اليقظة