最近、中国の科学者たちは原子力電池に関する研究結果をネイチャー誌に正式に発表した。そこで、ドンゴ大学（中国）のヴオン・トゥ・アオ教授の研究チームは、放射性同位元素から放出されるアルファ線を利用してこのタイプの電池を開発した。

現在、アルファ放射性同位体は、4～6メガ電子ボルト（MeV）の高い崩壊エネルギーのため、マイクロ核電池の有力な「候補」となっています。アルファ放射線エネルギーは、ベータ放射性同位元素採掘装置のエネルギーをはるかに上回る可能性を秘めています。一方、最も高いベータ放射性同位体の崩壊エネルギーは、数十キロ電子ボルト (KeV) 程度です。

マイクロ核電池は従来の電池より8,000倍効率的であるにもかかわらず、固体への浸透が極めて短いため、アルファ粒子が自己吸収によってエネルギーの多くを失うという制限が依然としてある。研究チームのリーダーであるヴオン・トゥ・アオ教授によると、「自己吸収効果により、アルファ放射性同位体マイクロ核電池の実際の容量は理論よりもはるかに減少します」。

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中国の科学者が開発したマイクロ核電池のイラスト。写真提供：SCMP

マイクロ核電池の設計には、アルファ線を最適に利用するために太陽電池のように機能する統合層があります。研究チームは、照射中に放出されるエネルギーを伝達する同位体を囲むポリマー層であるエネルギー変換器を組み込んだ。太陽電池のように、光と電気に変換します。

この研究によれば、合成放射性物質243Amをわずか11マイクロキュリー（μCi）使用して、複合体は同位体崩壊プロセスによって放出されるアルファ線から発光を生成した。別の実験では、発光パワーは 11.88 ナノワット (nW) と判定され、崩壊から光へのエネルギー変換効率は 3.43% に達しました。

研究チームによると、この太陽光発電型原子力電池は放射線を電気エネルギーに変換し、寿命が長く、温度変化に左右されずに作動するという。具体的には、実験的なマイクロ核電池は総電力変換効率が 0.889% で、139 マイクロワット/キュリーを生成します。

研究チームが開発したマイクロ核電池は、理論と多くの実験を通じて厳密に検証されており、そのエネルギー変換効率は従来の電池構造に比べて8,000倍も高いことが示されています。

同様に、電力コンバータも非常に安定しており、200 時間を超える連続動作でもパフォーマンス パラメータはほぼ一定のままです。合成放射性物質の半減期は 243Am なので、マイクロ核電池の寿命は最長数世紀に及びます。

電池構造（写真1）、エネルギー変換器特性（写真2）、理論・実験研究結果（写真3）、電池性能結果（写真4）。写真提供：中国核医学・放射線安全重点実験室。

「これはここ数十年における原子力電池の大きな進歩の一つだ」と中国科学技術日報は評した。この研究は、中国における原子力の戦略的および安全上のニーズに対応するだけでなく、核燃料サイクル以外での核廃棄物とアクチニド核種の利用に対する新たなアプローチも提供します。

SCMP紙は次のように評価した。「一部の同位体の長い半減期と高エネルギーのアルファ崩壊は、核廃棄物の放射性毒性という形で現れる。しかし、これらの同位体は依然として長寿命と高エネルギーという利点をもたらす。」

王樹敖教授は、核廃棄物や廃水処理プロジェクト、事故緊急対応の研究において多くの偉大な業績を達成した中国の科学者です。彼は長年にわたり、持続可能かつ安全な原子力開発における中国の戦略的ニーズに焦点を当ててきた。

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