Recycler des déchets nucléaires en batteries

Des batteries pour voiture a partir de dechets nucleaires

 

Des chercheurs étudient la possibilité de recycler une partie des déchets produits par les anciennes centrales nucléaires pour les utiliser come batteries. Dans le cadre du programme de démantèlement des plus anciennes centrales nucléaires du Royaume-Uni, des chercheurs de l’université de Bristol se sont interrogés sur le recyclage du carbone 14 présent dans ces centrales.

Le carbone 14 est l’un des isotopes radioactifs du carbone présent dans notre environnement et qui se forme de manière naturelle dans la haute atmosphère lorsque les atomes d’azote 14 sont frappés par des rayons cosmiques. Le carbone 14 peut aussi se former de manière artificielle au cœur de certains réacteurs nucléaires. La radioactivité du carbone 14 est faible mais sa durée de vie est longue, environ 5.700 ans.

Pour les chercheurs de l’université de Bristol, la quantité de carbone 14 à prendre en charge dans les dix à quinze prochaines années est considérable et le recycler permettrait de diminuer de manière importante la radioactivité du matériau restant. Les chercheurs envisagent de retirer la carbone 14 des blocs de graphite des anciens réacteurs nucléaires pour en faire des diamants artificiels.

Ces diamants radioactifs pourraient être transformés en batteries d’une durée de vie très longue car le diamant peut se comporter comme un semi-conducteur et il générera de l’électricité bêtavoltaïque à partir de l’énergie émise par la désintégration du carbone 14, de la même manière que le silicium produit de l’énergie photovoltaïque avec les rayons du soleil.

Les diamants artificiels pourraient être produits grâce au procédé de dépôt chimique en phase vapeur. Ce procédé permet de faire grossir un film de diamant, à température élevée, à partir d’un mélange de plasma d’hydrogène et de méthane. Les chercheurs de l’université de Bristol ont adapté ce procédé pour faire grossir des diamants radioactifs à partir du méthane contenant l’isotope radioactif du carbone situé dans des blocs de graphite de réacteurs nucléaires.

La structure du diamant utilisé dans les batteries étant composée de fines couches, elle permet d’empêcher les fuites de rayonnement et réduit le risque pour la santé humaine. Les chercheurs confirment que le risque que la batterie émette un rayonnement qui pénètre dans la peau est faible car les particules de carbone 14 sont encapsulées dans une matrice dense.

Ces batteries à diamant radioactif restent moins efficaces que les autres types de batterie, leur capacité de stockage étant d’environ 15 joules par gramme contre 700 joules par gramme pour des piles AA. En revanche, leur durée de vie devrait être de 6.000 ans avant que le courant produit ne soit divisé par deux.

L’intérêt d’une batterie à diamant radioactif est qu’elle a une taille réduite, inférieure au centimètre cube, n’est pas sensible aux hautes températures, jusqu’à 700 ˚C, à l’humidité et aux environnements corrosifs. Des prototypes de batteries nucléaires ont déjà été mis au point par une société de Californie et la société britannique Arkenlight qui travaille à développer le projet des chercheurs de l’université de Bristol espère commercialiser un produit en 2023.

Les chercheurs travaillent actuellement à regrouper plusieurs batteries en une seule équipée d’un petit supercondensateur pour permettre d’améliorer ses performances énergétiques. D’autres types de batteries radioactives sont à l’étude, comme des batteries radiovoltaïques, imaginées elles aussi par les chercheurs de l’université de Bristol en convertissant le rayonnement gamma en électricité. En fonctionnant grâce à la radioactivité ambiante, ces batteries pourraient être utilisées comme détecteurs dans les dépôts de déchets nucléaires par exemple.

https://www.futura-sciences.com/tech/actualites/technologie-batteries-presque-eternelles-partir-dechets-nucleaires-65354/

 
 
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Des chercheurs étudient la possibilité de recycler une partie des déchets produits par les anciennes centrales nucléaires pour les utiliser come batteries. Dans le cadre du programme de démantèlement des plus anciennes centrales nucléaires du Royaume-Uni, des chercheurs de l’université de Bristol se sont interrogés sur le recyclage du carbone 14 présent dans ces centrales.

Le carbone 14 est l’un des isotopes radioactifs du carbone présent dans notre environnement et qui se forme de manière naturelle dans la haute atmosphère lorsque les atomes d’azote 14 sont frappés par des rayons cosmiques. Le carbone 14 peut aussi se former de manière artificielle au cœur de certains réacteurs nucléaires. La radioactivité du carbone 14 est faible mais sa durée de vie est longue, environ 5.700 ans.

Pour les chercheurs de l’université de Bristol, la quantité de carbone 14 à prendre en charge dans les dix à quinze prochaines années est considérable et le recycler permettrait de diminuer de manière importante la radioactivité du matériau restant. Les chercheurs envisagent de retirer la carbone 14 des blocs de graphite des anciens réacteurs nucléaires pour en faire des diamants artificiels.

Ces diamants radioactifs pourraient être transformés en batteries d’une durée de vie très longue car le diamant peut se comporter comme un semi-conducteur et il générera de l’électricité bêtavoltaïque à partir de l’énergie émise par la désintégration du carbone 14, de la même manière que le silicium produit de l’énergie photovoltaïque avec les rayons du soleil.

Les diamants artificiels pourraient être produits grâce au procédé de dépôt chimique en phase vapeur. Ce procédé permet de faire grossir un film de diamant, à température élevée, à partir d’un mélange de plasma d’hydrogène et de méthane. Les chercheurs de l’université de Bristol ont adapté ce procédé pour faire grossir des diamants radioactifs à partir du méthane contenant l’isotope radioactif du carbone situé dans des blocs de graphite de réacteurs nucléaires.

La structure du diamant utilisé dans les batteries étant composée de fines couches, elle permet d’empêcher les fuites de rayonnement et réduit le risque pour la santé humaine. Les chercheurs confirment que le risque que la batterie émette un rayonnement qui pénètre dans la peau est faible car les particules de carbone 14 sont encapsulées dans une matrice dense.

Ces batteries à diamant radioactif restent moins efficaces que les autres types de batterie, leur capacité de stockage étant d’environ 15 joules par gramme contre 700 joules par gramme pour des piles AA. En revanche, leur durée de vie devrait être de 6.000 ans avant que le courant produit ne soit divisé par deux.

L’intérêt d’une batterie à diamant radioactif est qu’elle a une taille réduite, inférieure au centimètre cube, n’est pas sensible aux hautes températures, jusqu’à 700 ˚C, à l’humidité et aux environnements corrosifs. Des prototypes de batteries nucléaires ont déjà été mis au point par une société de Californie et la société britannique Arkenlight qui travaille à développer le projet des chercheurs de l’université de Bristol espère commercialiser un produit en 2023.

Les chercheurs travaillent actuellement à regrouper plusieurs batteries en une seule équipée d’un petit supercondensateur pour permettre d’améliorer ses performances énergétiques. D’autres types de batteries radioactives sont à l’étude, comme des batteries radiovoltaïques, imaginées elles aussi par les chercheurs de l’université de Bristol en convertissant le rayonnement gamma en électricité. En fonctionnant grâce à la radioactivité ambiante, ces batteries pourraient être utilisées comme détecteurs dans les dépôts de déchets nucléaires par exemple.

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