日本原子能研究所開發世界首款「核廢料充電電池」

日本原子能研究所，以貧化鈾爲基礎，推出世界首款「核廢料電池」。此爲概念圖。(圖/shutterstock、達志影像)

日本原子能研究開發機構(JAEA)開發出全球第一款鈾基充電電池，它是用貧化鈾(DU，也稱貧鈾、耗乏鈾)所製作的，而貧化鈾是鈾燃料濃縮過程的剩餘物，也是一種核廢料，因此JAEA可以說開發了一種「核廢料電池」。

有趣的工程(InterestingEngineering)報導，該研究所在新聞稿中表示：「我們成功研發出以鈾爲活性物質，設計出的可充電電池。」

這可能會改變核廢料的管理方式，並滿足對於能源儲存日益增長的需求。

日本原子能研究所提出的貧化鈾電池概念圖，它的正負兩極採用的金屬電解質，正極是帶鐵電解液，而負極是貧化鈾電解液。(圖/JAEA)

在這項研究中，研究團隊利用鈾作爲電池化學過程中的活性物質，也就是擔任負極的部分；至於正極，在這具電池中，是用鐵來擔任。

研究團隊補充說：「鈾具有獨特的化學性質，長期以來，一直被認爲是化學電池中，活性材料的候選者。」

研究中使用的鈾，是貧化鈾（DU），這是核燃料濃縮過程中，天然鈾的副產物。目前除了少數家能夠利用貧化鈾做爲裝甲或是砲彈以外，多數國家的貧化鈾只能儲存而不做他用。但是日本原子能研究開發機構的發明，可能會使貧化鈾一舉成爲一種寶貴的資源。

研究所強調：「這些成果有望爲貧化鈾提供新的資源價值。」

新聞稿指出：「鈾基充電電池可能擔任太陽能、綠能等可再生能源發電，所需要的電力穩壓與儲存設備。」

由於太陽能和風能的先天不穩定性問題，經常遇到「發的過度」與「發不出電」的麻煩，如果有一套儲電系統，就稍微能夠解決這種過猶不及的困擾。

研究所展示的原型鈾電池，寬度10公分，高度5公分。其負極採用含鈾電解液，正極採用含鐵電解液。 它的電壓達到1.3V，非常接近標準鹼性電池的 1.5V。

新聞稿稱：「電池經過 10 次充電和放電，電池性能幾乎沒有變化。」這種穩定性是潛在壽命和可靠性的關鍵指標。

光是日本一國，就擁有大約1.6公噸的貧化鈾，而全球各地儲存的貧化鈾，估計達到160 萬噸。如果鈾充電電池能夠成功擴大規模並商業化，那麼它們將爲利用這龐大的材料儲備提供一條可行途徑。

然而，該研究所也承認，鈾電池不可能廣泛使用，因爲貧化鈾仍然有少量的放射性，所以這些電池可能僅限於輻射控制環境，例如核電廠。但是這樣也很好，因爲核電廠也會需要儲電裝置。

新聞稿最後總結：「如果鈾充電電池的容量得到提高，並投入實際量產和使用，那麼日本儲存的大量貧化鈾，有望成爲協助再生能源電力供應的新角色。」