Создана ядерная батарейка, которая работает 50 лет, но в смартфон ее не поставишь

В настоящее время большинство электронных устройств используют химические батареи, которые имеют ограниченный срок службы и требуют периодической замены или подзарядки. Однако существует альтернативный способ получения электричества — ядерная батарейка, которая работает на основе распада радиоактивных изотопов. Такая батарейка может вырабатывать небольшое количество энергии в течение десятков лет без необходимости обслуживания.

Как работает ядерная батарейка?

Ядерная батарейка, также известная как радиоизотопный генератор тепла (РИГТ), является источником энергии, который использует процесс распада радиоактивных изотопов для генерации тепла и, в свою очередь, преобразования его в электрическую энергию. При этом реакция абсолютно контролируемая, не несёт никакой угрозы окружающим, уровень излучения не превышает естественный фон земли.

Существует несколько типов ядерных батарей, которые отличаются по используемому радиоизотопу, способу преобразования тепла в электричество и конструкции. Одним из наиболее распространённых типов является термоэлектрический РИГТ, который использует термоэлементы — полупроводниковые устройства, которые создают электрический ток при наличии температурной разницы между двумя сторонами. Такие батареи обычно используют плутоний-238 в качестве радиоизотопа, который имеет период полураспада около 88 лет и выделяет большое количество тепла при распаде.

Другой тип ядерной батарейи — бета-вольтаический РИГТ, который использует бета-излучение — поток электронов, испускаемых при распаде радиоактивных ядер. Бета-излучение попадает на полупроводниковый преобразователь, который прямо превращает его в электрический ток. Такие батареи имеют меньшую мощность, чем термоэлектрические, но и меньший размер и вес. В качестве радиоизотопа могут использоваться тритий, никель-63, стронций-90 и другие.

Зачем нужна ядерная батарейка?

Ядерная батарейка имеет ряд преимуществ перед химической, таких как:

• Длительный срок службы. Ядерная батарейка может работать в течение десятков лет без замены или подзарядки, что удобно для устройств, которые должны работать в труднодоступных местах или в условиях, когда подзарядка невозможна или нежелательна.
• Независимость от внешних факторов. Ядерная батарейка не зависит от температуры, влажности, давления, освещённости и других условий окружающей среды, которые могут снижать эффективность или повреждать химические батареи.
• Высокая надёжность и безопасность. Ядерная батарейка не имеет подвижных частей, не требует обслуживания, не подвержена коррозии, утечкам, взрывам, пожарам и другим рискам, связанным с химическими батареями.

Ядерная батарейка может использоваться для питания различных электронных устройств, которые требуют небольшого количества энергии, но должны работать долго и надёжно. Например, ядерные батареи применяются для питания:

• Космических аппаратов. Ядерные батареи позволяют космическим аппаратам работать в дальних и холодных областях солнечной системы, где солнечная энергия недоступна или недостаточна. Также ядерные батареи обеспечивают стабильное питание в течение всего срока службы космического аппарата, что важно для научных исследований и связи с Землёй. Например, ядерные батареи используются на борту марсоходов, зондов, изучающих Юпитер и Сатурн, и межзвёздного зонда Вояджер.
• Медицинских имплантатов. Ядерные батареи могут питать искусственные сердца, кардиостимуляторы, слуховые аппараты, нейростимуляторы и другие медицинские устройства, которые вживляются в тело человека. Такие батареи обеспечивают длительную и непрерывную работу имплантатов, не требуя замены или подзарядки, что повышает качество жизни пациентов и снижает риск инфекций и осложнений.
• Военных и разведывательных устройств. Ядерные батареи могут питать беспилотные летательные аппараты, подводные аппараты, радиопередатчики, датчики, маяки и другие устройства, которые используются для военных и разведывательных целей. Такие батареи позволяют устройствам работать в течение долгого времени в трудных условиях, не выдавая своё присутствие и не требуя обслуживания.

Кто разрабатывает ядерные батарейки?

Ядерные батарейки разрабатываются в разных странах мира, в том числе в России, США, Китае, Франции, Великобритании и других. Одним из лидеров в этой области является китайская компания Betavolt, которая недавно представила свою новую разработку — бета-вольтаическую батарейку, которая может работать 50 лет без подзарядки.

Что такое батарейка Betavolt?

Батарейка Betavolt — это бета-вольтаический РИГТ, который использует никель-63 в качестве радиоизотопа. Никель-63 имеет период полураспада около 100 лет и испускает бета-излучение с энергией около 17 кэВ. Бета-излучение попадает на тонкую плёнку из кремния, которая преобразует его в электрический ток. Батарейка имеет размер около 2 см в диаметре и 0,3 см в толщине и вырабатывает мощность около 1 мкВт.

Компания Betavolt утверждает, что её батарейка может работать 50 лет без подзарядки и не требует специальных условий хранения и транспортировки. Также компания заявляет, что её батарейка безопасна для человека и окружающей среды, так как уровень излучения ниже естественного фона и не проникает через металлический корпус батарейки.

Для чего можно использовать батарейку Betavolt?

Батарейка Betavolt может использоваться для питания различных низкоэнергетических устройств, таких как:

• Сенсоры и датчики. Батарейка Betavolt может питать сенсоры и датчики, которые собирают и передают данные о температуре, влажности, давлении, освещённости, движении, звуке и других параметрах окружающей среды. Такие сенсоры и датчики могут использоваться для мониторинга состояния зданий, трубопроводов, мостов, дорог, лесов, полей, складов, фабрик и других объектов.
• RFID-метки и чипы. Батарейка Betavolt может питать RFID-метки и чипы, которые служат для идентификации, отслеживания и управления различными товарами, животными, людьми и другими сущностями. Такие метки и чипы могут использоваться для логистики, торговли, медицины, безопасности и других целей.
• Носимые устройства. Батарейка Betavolt может питать носимые устройства, которые носят на теле или одежде и выполняют различные функции, такие как измерение пульса, давления, температуры, уровня кислорода, сахара в крови и других показателей здоровья, а также отображение времени, сообщений, напоминаний и другой информации. Такие устройства могут использоваться для фитнеса, спорта, медицины, развлечения и других целей.

Каковы перспективы ядерных батареек?

Ядерные батарейки представляют собой перспективную технологию, которая может решить проблему длительного и надёжного питания различных электронных устройств. Однако у ядерных батареек также есть ряд проблем и ограничений, таких как:

• Высокая стоимость. Ядерные батарейки требуют дорогих и редких материалов, таких как плутоний или никель, а также сложных и трудоёмких процессов производства, транспортировки и утилизации. Поэтому ядерные батарейки значительно дороже химических батареек и недоступны для широкого потребления.
• Низкая мощность. Ядерные батарейки вырабатывают небольшое количество энергии, которое достаточно только для низкоэнергетических устройств. Для питания более мощных устройств, таких как смартфоны, ноутбуки или электромобили, ядерные батарейки не подходят и не могут заменить химические батарейки или другие источники энергии.
• Этические и экологические вопросы. Ядерные батарейки вызывают опасения и протесты со стороны общественности, которая боится потенциальных рисков, связанных с использованием и утилизацией радиоактивных материалов. Также ядерные батарейки могут быть использованы для военных и террористических целей, что угрожает миру и безопасности.

Таким образом, ядерные батарейки являются интересной и полезной технологией, которая может найти своё применение в различных областях, но также имеет ряд недостатков и проблем, которые нужно учитывать и решать.