סוללות גרעיניות: פתרון לאנרגיה מתמשכת?
התלות בסוללות ליתיום-יון גובה מחיר של נוחות, אמינות ועלול לסכן את הסביבה: מטלפון שעשוי להיכבות מוקדם מהצפוי ועד רכב חשמלי שעלול לא להצליח להגיע ליעדו. כעת חוקרים מציעים אלטרנטיבה מהפכנית: סוללות גרעיניות זעירות שמבוססות על פחמן רדיואקטיבי ועשויות לפעול עשרות שנים ללא צורך בטעינה.
פרופ' סו-איל אין (Su-Il In) מהמכון הקוריאני למדע וטכנולוגיה DGIST, הציג ממצאי מחקר בכנס האביב של האגודה האמריקנית לכימיה (ACS) במרס 2025. החוקרים הצליחו לפתח אבטיפוס ראשוני של סוללת בטא-וולטאית הפועלת באמצעות פחמן-14 - איזוטופ רדיואקטיבי של פחמן שמפיק קרינת בטא בטוחה למדי.
סוללות בטא-וולטאיות מפיקות חשמל בעזרת אלקטרונים שנפלטים בעת התפרקות רדיואקטיבית ופוגעים בשכבת מוליך-למחצה. במקרה זה השתמשו החוקרים בפחמן-14 שנפלט כפסולת מתחנות כוח גרעיניות - חומר זול, נפוץ וניתן למיחזור. מאחר שפחמן-14 פולט רק קרני בטא (ניתנות לחסימה באמצעות שכבת אלומיניום), הסוללה נחשבת בטוחה לשימוש במכשירים זעירים.
כדי לשפר את יעילות המרת האנרגיה, נעשה שימוש בשכבת מוליך-למחצה המבוססת על תחמוצת טיטניום - חומר נפוץ גם בתאים סולריים. השכבה עורבבה בצבען על בסיס רותניום, ועברה טיפול ייחודי בחומצה ציטרית כדי לחזק את הקשר בין החומרים. התוצאה: כשקרני הבטא פוגעות בצבען, נוצר "מפל אלקטרונים" שעובר דרך תחמוצת הטיטניום ומייצר זרם חשמלי.
החוקרים שילבו את הפחמן הרדיואקטיבי הן בקתודה והן באנודה, בניגוד לגרסאות קודמות שבהן הוא הופיע רק בקתודה. השיפור הזה צמצם את אובדן האנרגיה והביא לעלייה ניכרת ביעילות: מ־0.48% ל־2.86% - קפיצה ממשית בתחום הסוללות הגרעיניות הזעירות.
היתרון הבולט של סוללות מסוג זה הוא אורך החיים: פחמן-14 מתפרק בקצב איטי מאוד, לכן הסוללה יכולה לפעול עשרות ואף מאות שנים. שימושים אפשריים מגוונים: לדוגמה, קוצבי לב שיחזיקו מעמד כל החיים ללא צורך בניתוח החלפה או חיישנים באזורים מרוחקים שאי אפשר לגשת אליהם לעיתים קרובות.
עם זאת מדובר עדיין באבטיפוס שמפיק שיעור נמוך יחסית של אנרגיה לעומת סוללות ליתיום-יון מסורתיות. החוקרים מדגישים, כי נדרשים שיפורים נוספים, במיוחד בעיצוב מקור הקרינה וביכולת הספיגה של האלקטרונים.
השיח הגלובלי על אנרגיה גרעינית עובר שינוי: הציבור מתחיל לראות בה לא רק תחליף לפחם וגז בתחנות כוח אלא גם פתרון נקי וזמין להתקנים קטנים. "אפשר להכניס אנרגיה גרעינית בטוחה למכשיר בגודל אצבע", אומר פרופ' איל, ומכוון לעולם שבו לא נצטרך עוד לחשוש מסוללה שנגמרת באמצע הדרך.
