وفي اليابان، تُصنع البطاريات القابلة لإعادة الشحن من نفايات اليورانيوم لاستخدامها في محطات الطاقة النووية

قامت وكالة الطاقة الذرية اليابانية بتطوير أول بطارية قابلة لإعادة الشحن في العالم تعتمد على اليورانيوم.

وقال المعهد في بيان صحفي: "لقد نجحنا في تطوير بطارية قابلة لإعادة الشحن باستخدام اليورانيوم كمادة نشطة".

وهذا يمكن أن يحدث تحولًا في إدارة النفايات النووية ويلبي الحاجة المتزايدة لقدرات تخزين الطاقة الفعالة.

وفي هذا البحث، استخدم الفريق اليورانيوم كمادة نشطة في العمليات الكهروكيميائية للبطارية. وعادة ما تعتمد البطاريات على مواد مثل الليثيوم أو الرصاص لتسهيل تدفق الإلكترونات وتوليد الكهرباء.

مخطط تشغيل بطارية اليورانيوم المنضب القابلة لإعادة الشحن

استخدام اليورانيوم المنضب كمادة نشطة

نجح فريق البحث في عرض أداء الشحن والتفريغ لبطارية نموذجية تستخدم اليورانيوم "كمادة نشطة" لبدء تفاعل كيميائي وتوليد الكهرباء .

وأضاف الفريق: "يتمتع اليورانيوم بخصائص كيميائية فريدة، وقد تم الاعتراف به منذ فترة طويلة كمرشح للمواد النشطة في البطاريات الكيميائية".

واليورانيوم المستخدم في الدراسة له نفس الخصائص الكيميائية لليورانيوم المنضب (DU)، وهو منتج ثانوي لتخصيب اليورانيوم الطبيعي للوقود النووي.

وبفضل هذا البحث، أصبح اليورانيوم المنضب، الذي يعتبر حاليًا منتجًا نفايات مثيرًا للمشاكل بسبب تطبيقاته المحدودة، الآن موردًا قيمًا.
وشدد المعهد على أن "هذه النتائج يجب أن توفر قيمة جديدة للموارد بالنسبة لليورانيوم المنضب".

توفر البطارية حلاً واعداً لتخزين الكهرباء الزائدة المولدة من مصادر الطاقة المتجددة، ومعالجة عدم الاستقرار المتأصل في الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

وجاء في البيان الصحفي: "إن بطارية اليورانيوم القابلة لإعادة الشحن لديها القدرة على أن تكون وحدة تحكم في الطاقة لأجيال الطاقة المتجددة، مثل محطات الطاقة الشمسية الضخمة، مما يساهم في تحقيق مجتمع خالٍ من الكربون".

يُظهر النموذج الأولي للبطارية النووية أداءً مثيرًا للإعجاب

يبلغ عرض النموذج الأولي للبطارية 10 سم وارتفاعه 5 سم. ويستخدم إلكتروليتًا يحتوي على اليورانيوم للقطب السالب وإلكتروليتًا يحتوي على الحديد للقطب الموجب.
لقد حققت جهدًا يبلغ 1.3 فولت، وهو قريب جدًا من 1.5 فولت للبطارية القلوية القياسية.

وجاء في البيان الصحفي: "تم شحن البطارية وتفريغها 10 مرات وظل أدائها دون تغيير تقريبًا".

يعد هذا الاستقرار مؤشرًا رئيسيًا على طول عمره وموثوقيته المحتملة، وهو أمر ضروري لتطبيقات العالم الحقيقي.

وتمتلك اليابان وحدها نحو 16 ألف طن من اليورانيوم المنضب، في حين تقدر المخزونات العالمية بنحو 1.6 مليون طن.

إذا أمكن توسيع نطاق بطاريات اليورانيوم القابلة لإعادة الشحن وتسويقها تجاريًا بنجاح، فيمكن أن توفر مسارًا قابلاً للتطبيق لاستخدام هذا الاحتياطي الهائل من المواد.

يتضمن التطوير المستقبلي "بطارية تدفق الأكسدة".

ولزيادة تحسين قدرة البطارية وأدائها، يعتزم فريق البحث تطوير "بطارية تدفق الأكسدة والاختزال".

يستخدم هذا النوع من البطاريات مضخات لتدوير الإلكتروليتات وبالتالي السماح بسعة تخزين أكبر ونقل طاقة أكثر كفاءة.

ومع ذلك، يدرك المعهد أن نشر هذه البطاريات من المرجح أن يقتصر على البيئات التي تسيطر عليها الإشعاع، مثل غرف محطات الطاقة النووية، بسبب النشاط الإشعاعي المتأصل لليورانيوم.

ويسلط تزايد الطلب على البطاريات القابلة لإعادة الشحن، مدفوعا بالتوسع في مصادر الطاقة المتجددة، الضوء على أهمية هذا التطور.

ويخلص البيان الصحفي إلى أنه "إذا زادت بطاريات اليورانيوم القابلة لإعادة الشحن من قدرتها وتم استخدامها عمليًا، فإن الكمية الكبيرة من اليورانيوم المنضب المخزنة في اليابان ستصبح موردًا جديدًا للتحكم في الإنتاج في شبكة الطاقة الكهربائية المستمدة من الطاقة المتجددة".

المقال في اليابان صنع بطاريات قابلة لإعادة الشحن بنفايات اليورانيوم لمحطات الطاقة النووية يأتي من السيناريوهات الاقتصادية .