近日，由俄亥俄州立大學科學家領導的研究小組在核能利用領域取得重要突破，開發出一種能夠利用外部核廢料中的放射性同位素發出的環境伽馬輻射供電的原型電池。該研究成果已在《光學材料：X》雜志二月刊上發表，題為“基于閃爍體的核光伏電池用于微瓦級發電”。

研究人員包括俄勒岡州立大學的Lei R. (Raymond) Cao和Ibrahim Oksuz，以及托萊多大學的Sabin Neupane和Yanfa Yan。他們共同研發的電池體積約為4立方厘米，是一種核光伏電池，其工作原理是利用閃爍體將輻射轉換為可見光，再由光伏(太陽能)電池收集以產生電能。這種電池被特別稱為伽馬伏打電池，能夠將外部來源發射的伽馬射線轉換為電能。

在實驗中，研究團隊使用了兩種放射性同位素源——銫-137和鈷-60進行測試。這兩種同位素都是廢核燃料中的裂變產物。當使用銫-137時，電池產生了288納瓦的功率;而當使用鈷-60時，電池則產生了1.5微瓦的功率，這一功率水平足以啟動一個微型傳感器。

據俄勒岡州立大學發布的新聞稿指出，該技術具有巨大的應用潛力，未來可擴大規模以提供瓦級或以上的電力，從而進一步拓展其應用范圍。開發能夠產生更多電力的擴大規模電池已成為該研究的下一步目標。

研究人員表示，這類電池最適合在核廢料產生和儲存地使用，如現有的核廢料儲存池，也可成為未來太空和深海探索核系統的一部分。在這些地點，輻射會自然滲透到電池中，而電池本身無需加入放射性物質，從而確保了安全性。

在開發原型電池的過程中，研究人員還發現閃爍晶體的形狀和大小對電池性能具有重要影響。更大的體積允許晶體吸收更多的輻射并將額外的能量轉化為更多的光，而更大的表面積也有助于提高太陽能電池的發電效率。

俄勒岡州立大學核工程實驗室主任曹教授對此表示：“核電池概念非常有前景。雖然目前還有很大的改進空間，但我相信未來這種方法將在能源生產和傳感器行業占據重要地位。”