"Вечная" ядерная батарея оказалась в 8000 раз эффективнее аналогов: как она устроена

Батарея, разработанная учеными из китайского университета Сучжоу, использует энергию радиоактивного распада, — процесса, который происходит при образовании ядерных отходов. Об этом пишет interestingengineering.com.

Микроядерные батареи используют энергию радиоактивного распада радиоизотопов для генерации электроэнергии в малых масштабах, — как правило, в диапазоне нановатт или микроватт. Исследователи утверждают, что процесс радиоактивного распада не зависит от факторов окружающей среды, включая температуру, давление и магнитные поля. Это делает микроядерную батарею долговечным и надежным источником питания в случаях, в которых обычные батареи оказываются непрактичными или сложными для замены.

Ученые использовали америций, — радиоактивный элемент, обычно считающийся ядерными отходами, который излучает энергию посредством альфа-частиц. Данные частицы обладают высокой энергией, но, как правило, быстро теряют свою энергию в окружающую среду, что затрудняет их эффективное использование. Сильная самоадсорбция в традиционных архитектурах микроядерных батарей препятствует высокоэффективному преобразованию энергии α-распада, что делает их разработку на основе α-радиоизотопов сложной.

Чтобы решить эту проблему, исследователи внедрили америций в специализированный полимерный кристалл, который действует как трансформатор. Он преобразует мимолетную энергию альфа-частиц в стабильную и устойчивую зеленую люминесценцию. Этот светящийся кристалл затем соединяется с фотоэлектрическим элементом, который представляет собой устройство, преобразующее свет в электричество. Он похож на миниатюрную солнечную панель, но питается зеленым свечением легированного америцием кристалла вместо солнечного света. Затем установкe поместили в небольшую кварцевую ячейку. В результате получился микроядерный аккумулятор, которая может генерировать стабильную подачу электроэнергии в течение десятилетий.

"В отличие от химических батарей, долговечность микроядерной связана с периодом полураспада используемого радиоизотопа, что обеспечивает эксплуатационный срок службы, который может охватывать несколько десятилетий", — отмечается в исследовании.

Тестирование показало, что эта батарея может обеспечивать стабильную подачу электроэнергии в течение более 200 часов, демонстрируя исключительную долговечность. Ей удается делать это с минимальным количеством радиоактивного материала, что делает ее более безопасным и более устойчивым вариантом.

Несмотря на длительный период полураспада америция, составляющий 7380 лет, ожидается, что срок службы ядерной батареи составит всего несколько десятилетий. Это ограничение возникает из-за того, что компоненты, в которых заключен радиоактивный материал, со временем постепенно деградируют из-за воздействия радиации.

Исследовательская группа сосредоточена на повышении эффективности батареи, выходной мощности, безопасности и удобства использования, учитывая осторожность, необходимую при обращении с радиоактивными материалами.

Данная разработка приближает к тому моменту, когда миниатюрные источники питания смогут работать десятилетиями без необходимости подзарядки, пишет СМИ.