Table of Contents
Studi Menunjukkan Radiasi Nuklir yang Kuat Meningkatkan Efisiensi Perangkat
Para peneliti telah mengembangkan baterai inovatif yang mampu mengubah energi nuklir menjadi listrik melalui emisi cahaya. Penemuan ini dapat menjadi terobosan dalam memanfaatkan limbah nuklir secara lebih aman dan efisien.
Nuklir: Sumber Energi Besar dengan Tantangan Limbah
Pembangkit listrik tenaga nuklir menghasilkan sekitar 20% dari total listrik di Amerika Serikat dengan emisi gas rumah kaca yang minimal. Namun, tantangan utama energi nuklir adalah limbah radioaktif yang dapat membahayakan kesehatan manusia dan lingkungan jika tidak dikelola dengan baik.
Untuk mengatasi hal ini, tim peneliti dari The Ohio State University telah merancang sistem yang mampu menangkap radiasi gamma dari lingkungan dan mengubahnya menjadi listrik. Teknologi ini memanfaatkan kristal sintilator—material berdensitas tinggi yang memancarkan cahaya saat terkena radiasi—yang kemudian dipadukan dengan sel surya untuk menghasilkan listrik.
Bagaimana Cara Kerja Baterai Nuklir Ini?
Baterai prototipe ini memiliki ukuran kecil, hanya sekitar 4 sentimeter kubik. Para peneliti mengujinya menggunakan dua sumber radioaktif, yaitu cesium-137 dan kobalt-60, yang merupakan produk utama dari bahan bakar nuklir bekas.
Pengujian dilakukan di Laboratorium Reaktor Nuklir Ohio State, yang digunakan untuk penelitian akademik dan industri, tetapi tidak menghasilkan listrik untuk umum.
Hasil uji coba menunjukkan bahwa dengan cesium-137, baterai ini mampu menghasilkan 288 nanowatt listrik. Namun, saat menggunakan kobalt-60, yang memiliki tingkat radioaktivitas lebih kuat, daya yang dihasilkan meningkat menjadi 1,5 mikrowatt—cukup untuk menyalakan sensor kecil.
Meskipun daya keluaran ini masih jauh di bawah tingkat daya yang dibutuhkan untuk peralatan rumah tangga atau elektronik (yang biasanya diukur dalam kilowatt), peneliti percaya bahwa dengan sumber daya yang lebih besar, teknologi ini dapat ditingkatkan untuk mencapai level watt atau lebih.
Penelitian ini telah dipublikasikan dalam jurnal Optical Materials: X.
Potensi dan Aplikasi Baterai Nuklir
Para ilmuwan menegaskan bahwa baterai ini bukan untuk digunakan oleh masyarakat umum. Sebaliknya, baterai ini dirancang untuk digunakan di tempat-tempat di mana limbah nuklir disimpan, seperti kolam penyimpanan limbah nuklir atau sistem tenaga nuklir untuk eksplorasi luar angkasa dan laut dalam.
Meskipun radiasi gamma yang digunakan dalam penelitian ini memiliki daya tembus sekitar seratus kali lebih kuat dibandingkan sinar-X atau CT scan, baterai itu sendiri tidak mengandung bahan radioaktif. Ini berarti baterai tetap aman untuk disentuh dan digunakan dalam lingkungan yang terkontrol.
“Kami berusaha mengambil sesuatu yang dianggap sebagai limbah dan mengubahnya menjadi sesuatu yang berharga,” ujar Profesor Raymond Cao, penulis utama studi ini sekaligus Direktur Laboratorium Reaktor Nuklir Ohio State.
Artikel Lainnya : Kendaraan Listrik
Optimasi Kristal Sintilator untuk Efisiensi yang Lebih Baik
Keberhasilan baterai ini juga dipengaruhi oleh komposisi kristal sintilator yang digunakan dalam prototipe. Para peneliti menemukan bahwa ukuran dan bentuk kristal memainkan peran penting dalam efisiensi konversi energi. Kristal yang lebih besar mampu menyerap lebih banyak radiasi dan mengubahnya menjadi lebih banyak cahaya, yang kemudian diubah menjadi listrik oleh sel surya.
“Ini adalah pencapaian besar dalam hal daya keluaran,” kata Ibrahim Oksuz, salah satu penulis studi dan peneliti di bidang teknik mekanik dan dirgantara di Ohio State. “Proses dua langkah ini masih dalam tahap awal, tetapi langkah berikutnya adalah meningkatkan daya dengan desain skala yang lebih besar.”
Keunggulan Baterai Nuklir Dibandingkan Teknologi Konvensional
Baterai nuklir jenis ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan baterai konvensional:
- Daya Tahan Lama: Karena memanfaatkan sumber radiasi yang terus-menerus menghasilkan energi, baterai ini tidak memerlukan pengisian ulang seperti baterai konvensional.
- Bebas Perawatan: Teknologi ini dirancang untuk digunakan di lingkungan dengan radiasi tinggi dan sulit diakses oleh manusia. Oleh karena itu, baterai ini dapat beroperasi dalam jangka waktu lama tanpa perlu perawatan rutin.
- Tidak Menyebabkan Polusi Tambahan: Karena ditempatkan di area yang sudah memiliki radiasi tinggi, baterai ini tidak menambah beban lingkungan.
Tantangan dalam Pengembangan dan Penerapan
Meskipun memiliki potensi besar, masih ada beberapa tantangan yang perlu diatasi sebelum baterai ini bisa diterapkan secara luas:
- Skalabilitas: Untuk meningkatkan daya keluaran hingga level yang lebih tinggi, baterai ini harus dirancang dalam skala lebih besar, yang dapat memerlukan biaya tinggi.
- Efisiensi Produksi: Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memastikan bahwa baterai ini dapat diproduksi secara massal dengan biaya yang wajar.
- Durasi Operasional: Masih perlu diteliti berapa lama baterai ini bisa bertahan setelah diimplementasikan dalam kondisi nyata.
“Konsep baterai nuklir ini sangat menjanjikan,” kata Oksuz. “Masih ada banyak ruang untuk peningkatan, tetapi saya percaya bahwa di masa depan, pendekatan ini akan memainkan peran penting dalam industri produksi energi dan sensor.”
Masa Depan Baterai Nuklir
Jika teknologi ini dapat dikembangkan lebih lanjut, baterai nuklir berpotensi digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk:
- Eksplorasi Antariksa: Baterai ini dapat digunakan untuk menyediakan daya bagi wahana luar angkasa yang beroperasi di lingkungan dengan tingkat radiasi tinggi, seperti di sekitar planet atau bulan yang memiliki radiasi tinggi.
- Teknologi Laut Dalam: Baterai ini dapat memberikan tenaga bagi peralatan yang digunakan dalam eksplorasi bawah laut, di mana akses untuk pemeliharaan sangat terbatas.
- Pemantauan Radiasi: Baterai ini dapat digunakan untuk menjalankan sensor yang memantau tingkat radiasi di fasilitas nuklir atau area dengan risiko tinggi.
Penelitian ini didukung oleh Departemen Energi Amerika Serikat melalui Administrasi Keamanan Nuklir Nasional dan Kantor Efisiensi Energi dan Energi Terbarukan.
Studi ini menandai langkah penting dalam memanfaatkan limbah nuklir untuk menghasilkan energi bersih dan berkelanjutan. Dengan lebih banyak penelitian dan pengembangan, baterai nuklir bisa menjadi bagian dari solusi energi masa depan yang lebih efisien dan ramah lingkungan.
Baca Juga : Wisata Candi di Jogjakarta
