核廢料成鑽石電池　半顆可用7000年

人類對能源的需求愈來愈大，核電也成了不少國家的選擇之一。核電不但有風險，造成的核廢料問題亦令人頭痛。然而，危險如核廢料，也有變成鑽石的一天，更可化為能源的寶礦。

說到石墨，大多數人或許覺得陌生，但日常生活中，石墨卻是如影隨形。鉛筆芯、碳鋅電池，用的都是石墨。此外，核發電過程中，其中一種重要材料也是石墨。石墨能耐高溫，化學性質穩定，加上導熱性強，常用作反應堆的減速材料，以保持反應堆的穩定，並持續提供高熱作發電之用。然而，如果核電廠關閉，大量曾暴露在輻射中的石墨堆，卻會成為核廢料。

輻射留戀地球

核廢料帶有高放射性，對人體及環境造成禍害，其處理相當麻煩，不但需要上百萬年才能減低輻射水平，期間需要投放資源長期處理，涉及的責任問題亦受關注。以英國為例，至今已製造了約9.5萬噸石墨核廢料。

石墨的基本元素是碳，受輻射影響後會變成碳-14。假以時日，當碳-14的能量完全消耗，則可重新化為碳粒子。然而，碳-14的能量，一般需要5,730年，才可釋放50%。英國布里斯托大學團隊發現，這些石墨中，被輻射污染的碳-14粒子都相當靠近表面，可以被抽取。團隊繼而研究重新再造石墨核廢料，把它化為極長壽的電池。

重組成鑽石　輻射比香蕉低

碳-14燃燒後會化為氣體，研究人員收集這些氣體。鑽石與石墨均由碳原子組成，然而結構有異，因此外貌、特性、硬度亦有很大差異。但以高溫高壓處理收集得來的氣體，會改變碳原子結構，令漆黑柔軟的石墨化為透明堅硬的鑽石。

移除碳-14後的石墨堆，輻射大減，變得更容易儲存，製成鑽石後的碳粒子亦更穩定。團隊在核廢料鑽石外，添上一層無輻射的鑽石，確保輻射包裹其中。由於碳-14的輻射相當短程，會被外殼吸收，因此輻射不會接觸或影響外界環境。研究團隊表示，包裹後錄得的輻射，會比香蕉更少。

電流微弱　直接發電

這些核廢料鑽石可用於發電，成為電池，製造較弱的電流。現存一般發電技術，多由線圈旋轉運動，改變磁場而發電，然而核廢料鑽石發電並不需要移動，電池本身能直接提供電力，而堅硬的鑽石亦令電池難以耗損，毋須維修。

「鑽石是人類所知最硬的物質，實在沒有其他東西可以提供這種程度的保護。」布里斯托大學化學學者福克斯（Neil Fox）是研究團隊中一員，他對核鑽石的安全度非常有信心。

電池限期或逾萬年

現時團隊已成功用帶輻射的鎳-63製造樣辦，正研究以碳-14製作另一個樣辦，並期望會比上一代更有效率。如果要為這份電力加上限期，隨時超過1萬年。研究團隊表示，預計電池要用上7,746年，方會耗用50%電力。人類文明史也不過5,000多年罷了。

團隊研製的電池雖然極為持久，但只能提供微弱電力，而且製作成本昂貴，距離普遍使用甚遠。布里斯托大學的界面分析中心教授斯科特（Tom Scott）解釋：「一顆20克重的AA電芯，可提供每克700焦耳的能量密度，24小時持續使用便會用光。一顆1克重的鑽石電池可提供每日15焦耳的能量……總能量存儲評級是2.7萬億焦耳。」

核廢料電池電力雖微弱得多，但可以用千萬年，適用於難以充電的用品，例如人造心臟、人造衞星、高緯度地區等。另外，隨着互聯網高速發展，電子產品互相連結，所需源源不絕的電力也是科技界熱門研究範疇。極持久的電池或會成為物聯網產品的突破點，讓產品離充電器更遠。

除石墨外，使用過的核燃料也是一個核廢料來源。現時不少國家會以用過的核燃料循環發電，例如法國正用這些燃料提供17%的總核電產量。「反芻」過後，餘下約4%的不可用核廢料，則會隔離處理，例如玻璃固化，再密封存於地底儲存庫，直至輻射水平降至天然礦物程度。