ญี่ปุ่นทำแบตเตอรี่จากกากนิวเคลียร์รุ่นแรกของโลก กำลังไฟเทียบถ่าน AA ชาร์จซ้ำได้
สถาบันพลังงานปรมาณูแห่งชาติของญี่ปุ่น (Japan Atomic Energy Agency: JAEA) พัฒนาแบตเตอรี่จากกากแร่ยูเรเนียมที่ชาร์จซ้ำได้เป็นครั้งแรกของโลก โดยมีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 1.3 โวลต์ (V) ใกล้เคียงถ่านไฟฉายมาตรฐานแบบ AA เปิดทางการแก้ปัญหากำจัดกากยูเรเนียมซึ่งเป็นของเหลือ (Byproduct) จากการผลิตไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
หลักการสร้างแบตเตอรี่แบบชาร์จซ้ำได้
แบตเตอรี่แบบชาร์จซ้ำได้ ประกอบไปด้วยส่วนขั้วบวกหรือแคโทด (Cathode) และขั้วลบหรือแอโนด (Anode) ที่มีสารเคมีเหลวที่นำไฟฟ้าได้ซึ่งเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) เป็นตัวกลางในการปล่อยประจุไฟฟ้า
เมื่อใช้งานแบตเตอรี่ สารโลหะที่ขั้วแคโทดจะปล่อยประจุบวกทางไฟฟ้าไปยังฝั่งขั้วแอโนดผ่านสารอิเล็กโทรไลต์ ส่วนขั้วแอโนดจะปล่อยประจุลบหรืออิเล็กตรอน (Electron) ไปยังขั้วแคโทดผ่านสายไฟฟ้า ซึ่งทำให้เกิดการไหลเวียนของประจุจนกลายเป็นกระแสไฟฟ้าสำหรับจ่ายไปยังอุปกรณ์
โดยสารที่นำนิยมนำมาทำเป็นขั้วแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ที่ชาร์จซ้ำได้ในปัจจุบันก็คือลิเทียม (Lithium) แต่งานวิจัยล่าสุดจาก JAEA ได้เปลี่ยนขั้วแคโทดจากลิเทียมเป็นสารประกอบจากธาตุเหล็ก และใช้กากยูเรเนียม หรือ DU (Depleted Uranium) ในรูปแบบสารละลายอิเล็กโทรไลต์เป็นขั้วแอโนด
แบตเตอรี่ชาร์จซ้ำได้จากกากยูเรเนียมของญี่ปุ่น
ทีมวิจัยได้ทดลองสร้างแบตเตอรี่ขนาดกว้าง 10 เซนติเมตร และสูง 5 เซนติเมตรจากกากยูเรเนียมขึ้นมา และทดสอบการปล่อยกระแสไฟฟ้าและชาร์จซ้ำกลับเข้าไป ซึ่งพบว่าแบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถปล่อยแรงดันไฟฟ้าที่ประมาณ 1.3 โวลต์ (V) และชาร์จซ้ำได้ทั้งหมด 10 ครั้ง ก่อนเสื่อมสภาพ ในขณะที่แบตเตอรี่ในลักษณะถ่านไฟฉายขนาด AA จะมีแรงดันไฟฟ้าที่ 1.5 โวลต์ (V) และมีรอบการชาร์จซ้ำ 300 - 2,000 ครั้ง
แม้ว่าปัจจุบันนี้ แรงดันไฟฟ้าและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จากกากยูเรเนียมจะต่ำ แต่ในอนาคตหากสามารถยกระดับทั้ง 2 ปัจจัยได้สำเร็จ ก็จะทำให้การกำจัดกากยูเรเนียมมีทางเลือกมากขึ้น จากเดิมที่เน้นการฝังกลบในหลุมเฉพาะซึ่งมีความเสี่ยงต่อการรั่วไหล ปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อม เป็นการนำมาใช้เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานทางเลือกได้ในอนาคต
ปัจจุบันญี่ปุ่นเป็นชาติที่ใช้ยูเรเนียมในการผลิตไฟฟ้า ส่งผลให้มีกากยูเรเนียมในประเทศกว่า 16,000 ตัน และประเทศอื่น ๆ ที่ผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานนิวเคลียร์ก็สร้างกากยูเรเนียมรวมกว่า 1.6 ล้านตัน โดยทางสถาบันได้แถลงว่าแบตเตอรี่จากกากยูเรเนียมถูกจดทะเบียนลิขสิทธิ์เป็นที่เรียบร้อยแล้ว แต่ผลงานงานวิจัยดังกล่าวไม่ได้ปรากฎว่าตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการใดในปัจจุบัน
แผนภาพจำลองส่วนประกอบแบตเตอรี่จากกากยูเรเนียม ที่มา: JAEA