核能作为一种重要的能源形式，目前在全球能源结构中占据了约10%的份额。据预测，到2050年，这一比例有望增长2.5倍。然而，核能发展的同时也带来了核废料处理的难题。如何有效利用这些核废料，从中提取潜在的能量，成为科学家们积极探索的方向。

核废料再利用的新思路

近日，一项新的研究表明，闪烁晶体在暴露于伽马射线时会发光，而这种特性可以与太阳能电池结合，从而将闪烁晶体转化为微型电池。这一发现为核废料的再利用提供了新的思路。

尽管核能不产生有害的温室气体，但其产生的放射性废料却是不容忽视的问题。通常，这些核废料被储存在乏燃料池中，但一些公司和科学家一直在寻找方法，希望能够利用核废料中的残余能量进行再发电。

俄亥俄州立大学的新研究

俄亥俄州立大学（OSU）的科学家们进行了一项新的研究，他们利用闪烁晶体制造出了一种核废料电池。闪烁晶体是一种高密度材料，能够吸收伽马射线并发出光芒，因此常用于医疗成像和辐射检测。在这项研究中，研究人员将闪烁晶体与太阳能电池结合，将晶体发出的光转化为可用的电能。虽然目前这种电池产生的电量还很小，仅为数百纳瓦甚至微瓦级别，但潜力巨大。

该研究的合作者Raymond Cao在一份新闻稿中表示：“我们正在尝试将一种被认为是废物的物质转化为宝贵的资源。”

实验结果与潜力

Cao的团队使用两种放射性材料对电池进行了测试：铯-137和钴-60。铯-137是核废料中最常见的裂变产物之一，而钴-60（也是裂变的副产品）则常用于放射疗法。在使用铯同位素进行测试时，研究团队的核废料电池仅记录到288纳瓦的功率。但使用钴-60时，电池却产生了高达1.5微瓦的功率——足以驱动微型传感器。尽管这些数字很小，但Cao认为，如果使用合适的功率源，完全有可能将功率提升到瓦特级别甚至更高。

闪烁晶体的形状也会对能量产生量产生很大影响。体积越大，吸收的辐射越多，产生的光也就越多。更大的表面积也意味着太阳能电池可以产生更多的电力。

突破性的成果与未来展望

该研究的另一位合作者Ibrahim Oksuz在一份新闻稿中表示：“就功率输出而言，这些都是突破性的成果。这种两步法仍处于初步阶段，但下一步将涉及通过放大结构来产生更大的功率。”

在短期内，这种电池非常适合于已经充满辐射的环境，例如上述的乏燃料池，或者用于深海或深空的核能系统。由于这种电池几乎不需要维护，因此非常适合这种难以到达的应用场景，而且可以“持续不断地运行”。

其他核废料再利用尝试

事实上，将核能行业的某些方面转化为有用的电池，这并非首次尝试。例如，在2020年，布里斯托尔大学的物理学家们就致力于回收废石墨块中的碳-14同位素，用于制造长寿命的金刚石电池。此外，经过二次利用后，剩余材料的放射性将大大降低，从而更安全地进行处置。

结语

国际原子能机构（IAEA）预测，到2050年，全球核能将增长2.5倍。因此，我们现在就应该开始思考如何将反应堆产生的核废料转化为能够产生能量的“宝藏”。这项研究无疑为我们提供了一种新的视角，有望在解决能源困境的同时，有效处理核废料，实现可持续发展。