บทความนี้จะมานำเสนอเกี่ยวกับเรื่อง แบตเตอรี่นิวเคลียร์ ขนาดเล็กเท่าเหรียญ ใช้ได้นาน 50-100 ปี โดยไม่ต้องชาร์จกันนะคะ ซึ่งแบตเตอรี่นิวเคลียร์ ขนาดเล็กเท่าเหรียญ (betavoltaic) นี้ นับเป็นเทคโนโลยี ที่อาจเปลี่ยนวิธีที่เราจัดหาไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ต้องการพลังงานต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน โดยเฉพาะอุปกรณ์ IoT, เซนเซอร์ระยะไกล และอุปกรณ์ทางการแพทย์ฝังในร่างกาย นั่นเองค่ะ

 

 

ถูกพัฒนาขึ้นโดย บริษัท Betavolt ในกรุงปักกิ่ง และโครงการที่สองซึ่งมีความทะเยอทะยานมากกว่า นำโดยมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสต์นอร์มอล สัญญาว่าจะนำพาก้าวสู่ยุคสมัยใหม่ที่พลังงานไม่ได้อยู่ได้แค่ไม่กี่วันหรือหลายเดือน แต่จะอยู่ได้นาน 50-100 ปี กันเลยนะคะ พร้อมแล้วตามมาดูรายละเอียดกันเลยค่ะ

 

แบตเตอรี่นิวเคลียร์ ขนาดเล็กเท่าเหรียญ ใช้ได้นาน 50-100 ปี โดยไม่ต้องชาร์จ

 

 

การทำงานของ แบตเตอรี่นิวเคลียร์ (Betavoltaic) Betavoltaic ผลิตไฟฟ้าโดยการแปลงพลังงานจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีโดยเฉพาะการสลายด้วยเบตา ให้เป็นกระแสไฟฟ้า ต่างจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ตรงที่แบตเตอรี่ชนิดนี้ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาลูกโซ่ ความร้อน หรือชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว โดยไอโซโทปที่นิยมนำมาใช้ เช่น Nickel‑63 หรือ Carbon‑14 ซึ่งมีการปล่อยอนุภาคระดับพลังงานต่ำ อิเล็กตรอนเหล่านี้จะถูกกักเก็บโดยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่ไหลอย่างต่อเนื่อง แม้มีกำลังวัตต์เพียงเล็กน้อยแต่มีอายุขัยยาวนาน

 

BV100

 

 

ความก้าวหน้าครั้งแรกมาจาก Betavolt ซึ่งเพิ่งเปิดตัว BV100 แบตเตอรี่นิวเคลียร์ต้นแบบที่ใช้พลังงานจาก Nickel-63 ไอโซโทปนี้ปล่อยอนุภาคบีตาที่มีพลังงานต่ำมาก ซึ่งทำให้ปลอดภัยกว่าแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาหรือแอลฟาที่ใช้ในระบบกัมมันตภาพรังสีขนาดใหญ่

 

ข้อมูลจำเพาะหลักของ BV100

– ขนาด : ขนาดเท่าเหรียญ

– กำลังขับ : 100 ไมโครวัตต์ (μW)

– อายุการใช้งาน : สูงสุด50 ปี

– แหล่งเชื้อเพลิง : Nickel-63 isotope

– ไม่ต้องชาร์จ ไม่ต้องบำรุงรักษา ไม่ต้องหยุดทำงาน

 

แม้ว่า 100 μW จะไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานสมาร์ทโฟนของคุณ แต่ก็เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบพลังงานต่ำ ที่ต้องการพลังงานอย่างต่อเนื่องและเชื่อถือได้ เช่นเซ็นเซอร์ระยะไกล โดรน เครื่องกระตุ้นหัวใจ ยานสำรวจอวกาศและอื่นๆ อีกมากมายนะคะ

 

Carbon‑14

 

 

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Northwest Normal ในกานซู่ กำลังทำงานเกี่ยวกับสิ่งที่น่าทึ่งยิ่งกว่า นั่นก็คือแบตเตอรี่นิวเคลียร์แบบ Carbon-14 ที่ได้รับการออกแบบมาให้ใช้งานได้นานกว่า 100ปี Carbon-14 ปล่อยอนุภาคบีตาพลังงานต่ำ และมีครึ่งชีวิตมากกว่า 5,000 ปี นักวิจัยของมหาวิทยาลัยวางแผนที่จะฝัง Carbon-14 ลงในโครงสร้างเพชรเทียมเพื่อสร้างแบตเตอรี่ที่สามารถใช้งานได้นานหนึ่งศตวรรษโดยไม่ต้องบำรุงรักษาใดๆ แบตเตอรี่ยังอยู่ในห้องทดลอง แต่รุ่นแรกๆ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันน่าเหลือเชื่อสำหรับ ภารกิจอวกาศลึก , เซ็นเซอร์ใต้น้ำ , อุปกรณ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์ (เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจหรือเครื่องกระตุ้นประสาท) ระบบติดตามและเฝ้าระวังระยะไกล

 

แม้ชื่อจะมีคำว่า “นิวเคลียร์” แต่แบตเตอรี่นี้ไม่ได้ทำงานแบบเครื่องปฏิกรณ์ แหล่งพลังงานเป็นไอโซโทปที่ปล่อยอนุภาคเบต้าแบบพลังงานต่ำซึ่งสามารถถูกกั้นได้ด้วยวัสดุห่อหุ้ม เช่น เพชรสังเคราะห์ หรือโลหะหนา เมื่อออกแบบและจัดการอย่างถูกวิธี ความเสี่ยงต่อผู้ใช้และสิ่งแวดล้อมจะถูกจำกัดไว้ได้เพราะฉะนั้นแล้วปลอดภัยแน่นอนค่ะ

 

สิ่งที่จะกำหนดความสำเร็จของเทคโนโลยีนี้

– การเพิ่มกำลังไฟต่อยูนิตให้เพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันที่หลากหลาย

– การลดต้นทุนการผลิตและการสกัด/เตรียมไอโซโทป

– มาตรฐานความปลอดภัยและกฎหมายที่ชัดเจนสำหรับการใช้งานและกำจัด

– การสร้างความเชื่อมั่นของสาธารณชนต่อความปลอดภัย

– ความร่วมมือระหว่างภาครัฐ ภาคเอกชน และสถาบันวิจัย

 

 

 

จะเห็นได้ว่า แบตเตอรี่นิวเคลียร์ขนาดเหรียญเป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจสำหรับกรณีใช้งานที่ต้องการพลังงานต่อเนื่องเป็นเวลานานนะคะ และแม้จะยังมีข้อจำกัดด้านกำลังไฟ ต้นทุน และกรอบกฎหมาย แต่การวิจัยเช่น BV100 และแนวคิด Carbon‑14/เพชรสังเคราะห์ แสดงให้เห็นว่าเราเข้าใกล้ยุคที่อุปกรณ์บางประเภทอาจไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ตลอดอายุการใช้งานเลยนะคะ จีนไม่ได้เป็นเพียงประเทศเดียวในพื้นที่นี้ สหรัฐอเมริกา รัสเซีย และสหราชอาณาจักรก็กำลังลงทุนในระบบพลังงานไอโซโทปรังสี เช่นกัน แต่จีนดูเหมือนจะก้าวล้ำกว่าในด้านการลดขนาดและการนำระบบนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์นั่นเองค่ะ

 

 

 

 

ที่มา : Engineerine