สวัสดีเพื่อนๆ ชาว ไอทีเมามันส์ ทุกคน กลับมาพบกันอีกครั้งกับเรื่องราวที่น่าสนใจด้านเทคโนโลยี สำหรับวันนี้เราจะพาทุกคนมาทำความรู้จักกับ แบตเตอรี่เพชร (Diamond Batteries) ขยะจากรังสีที่สามารถให้พลังงานได้เป็นร้อยปี ซึ่งรายละเอียดเรื่องนี้จะเป็นอย่างไร ลองมาดูกันเลย
ที่มาของการค้นพบแบตเตอรี่เพชร
นักวิทยาศาสตร์จากประเทศอังกฤษกำลังหาทางรีไซเคิลขยะกากกัมมันตรังสีจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ด้วยการเปลี่ยนมันให้กลายเป็น “แบตเตอรี่เพชร” (Diamond Batteries) ผ่านกระบวนการตกเคลือบด้วยไอเคมี (Chemical Vapor Deposition, CVD)
แบตเตอรี่เพชรคืออะไร?
แบตเตอรี่เพชร เป็นแนวคิดที่มีมาได้สักพักแล้วโดยนักวิทยาศาสตร์จาก มหาวิทยาลัยบริสตอล (University of Bristol) โดยนักวิจัยพบว่าพวกเขาสามารถลดระดับรังสีภายในแกรไฟต์ที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้
โดยการให้ความร้อนจนมันเปลี่ยนรูปเป็นก๊าซ ก่อนจะบีบอัดด้วยความดันสูงจนมันตกผลึกกลายเป็นเพชรเทียม ทำให้ระดับรังสีลดน้อยลงและได้เพชรเทียมมาเป็นของแถม
นอกจากนั้นเพชรเทียมที่ได้จากกระบวนการนี้ยังมีคุณสมบัติพิเศษ คือมันจะสร้างกระแสไฟฟ้าระดับต่ำออกมาเมื่อถูกรังสี ถึงแม้พลังงานที่ปล่อยออกมาจะต่ำมาก แต่มันจะให้พลังงานอย่างต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ ตราบใดที่ยังมันโดนรังสี
หรืออีกความหมายหนึ่งก็คือ มันจะกลายเป็นถ่านไฟฉายที่มีอายุการใช้งานนานเป็นร้อยหรือพันปี จนกว่าค่าครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีจะหมดไป ซึ่งวิธีที่นักวิจัยใช้สร้างแบตเตอรี่เพชรก็คือบรรจุสารกัมมันตรังสีเอาไว้ด้านในเพชรชนิดนี้นั่นเองครับ (ค่าครึ่งชีวิต คือจำนวนเวลาที่สารกัมมันตรังสีใช้ในการสลายตัวเหลือครึ่งหนึ่งของที่มีอยู่เดิม)
และหลังจากการปิดตัวลงของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เบิร์กลีย์ในปี 1989 มันก็ถูกปล่อยทิ้งร้างมานานกว่า 30 ปี แต่ล่าสุดระดับกัมมันตรังสีลดต่ำลงจนนักวิทยาศาสตร์สามารถไปเก็บกู้ขยะกัมมันตรังสีต่าง ๆ โดยเฉพาะแกรไฟต์ออกมาได้แล้ว
ซึ่งถือเป็นโอกาสสำคัญ เพราะอย่างที่ได้กล่าวไปข้างต้นว่าแกรไฟต์เหล่านี้สามารถนำมารีไซเคิลเป็นแบตเตอรี่เพชรได้
“ด้วยการกักเก็บสารกัมมันตภาพรังสีเอาไว้ในเพชรเทียม เราสามารถสร้างแบตเตอรี่ที่ใช้งานเป็นร้อยหรืออาจจะเป็นพันปี และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเราก็พัฒนาเซนเซอร์พลังงานต่ำ ที่สามารถกักเก็บพลังงานจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีดังกล่าวได้แล้ว” ศาสตราจารย์ทอม สกอตต์ (Tom Scott) กล่าว
โดยที่ความลับสำคัญของการผลิตแบตเตอรี่เพชร คือธาตุคาร์บอน 14 ที่ได้จากแกรไฟต์ปนเปื้อนกัมมันตรังสี ซึ่งคาร์บอน 14 มีค่าครึ่งชีวิตนานถึง 5,000 ปี
หมายความว่าเมื่อมันถูกนำไปใช้เป็นแบตเตอรี่เพชรแล้ว มันจะมีอายุการใช้งานนานกว่าถ่านไฟฉาย AAA ทั่วไปหลายพันเท่า และด้วยรูปแบบการผลิตที่สารกัมมันตรังสีจะถูกห่อหุ้มเอาไว้ด้วยเพชรเทียมด้านนอก เราจึงมั่นใจได้ว่าสารกัมมันตรังสีด้านในจะไม่รั่วออกมาแน่นอน
(ยกเว้นถูกกระแทกอย่างรุนแรง เพราะเพชรเป็นธาตุที่แข็งที่สุดก็จริง แต่ก็มีความเปราะและมีความทนทานต่อการถูกกระแทกระดับปานกลางเท่านั้น)
นอกจากเพชรจะเป็นวัตถุที่แข็งที่สุดในธรรมชาติแล้ว มันยังเป็นวัตถุที่นำความร้อนได้ดีที่สุดในธรรมชาติอีกด้วย โดยเพชรมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนอยู่ที่ 2200W/ (m·K) มากการ ‘เงิน’ ซึ่งเป็นโลหะที่นำความร้อนได้ดีที่สุดถึง 4 เท่า
อ้างอิง (Ref.)
