近日，由俄亥俄州立大学科学家领导的研究小组在核能利用领域取得重要突破，开发出一种能够利用外部核废料中的放射性同位素发出的环境伽马辐射供电的原型电池。该研究成果已在《光学材料：X》杂志二月刊上发表，题为“基于闪烁体的核光伏电池用于微瓦级发电”。
研究人员包括俄勒冈州立大学的Lei R. (Raymond) Cao和Ibrahim Oksuz，以及托莱多大学的Sabin Neupane和Yanfa Yan。他们共同研发的电池体积约为4立方厘米，是一种核光伏电池，其工作原理是利用闪烁体将辐射转换为可见光，再由光伏(太阳能)电池收集以产生电能。这种电池被特别称为伽马伏打电池，能够将外部来源发射的伽马射线转换为电能。
在实验中，研究团队使用了两种放射性同位素源——铯-137和钴-60进行测试。这两种同位素都是废核燃料中的裂变产物。当使用铯-137时，电池产生了288纳瓦的功率;而当使用钴-60时，电池则产生了1.5微瓦的功率，这一功率水平足以启动一个微型传感器。
据俄勒冈州立大学发布的新闻稿指出，该技术具有巨大的应用潜力，未来可扩大规模以提供瓦级或以上的电力，从而进一步拓展其应用范围。开发能够产生更多电力的扩大规模电池已成为该研究的下一步目标。
研究人员表示，这类电池最适合在核废料产生和储存地使用，如现有的核废料储存池，也可成为未来太空和深海探索核系统的一部分。在这些地点，辐射会自然渗透到电池中，而电池本身无需加入放射性物质，从而确保了安全性。
在开发原型电池的过程中，研究人员还发现闪烁晶体的形状和大小对电池性能具有重要影响。更大的体积允许晶体吸收更多的辐射并将额外的能量转化为更多的光，而更大的表面积也有助于提高太阳能电池的发电效率。
俄勒冈州立大学核工程实验室主任曹教授对此表示：“核电池概念非常有前景。虽然目前还有很大的改进空间，但我相信未来这种方法将在能源生产和传感器行业占据重要地位。”
