“Вічна” ядерна батарея виявилася у 8000 разів ефективнішою за аналоги: як вона влаштована

Батарея, розроблена вченими з китайського університету Сучжоу, використовує енергію радіоактивного розпаду — процесу, який відбувається під час утворення ядерних відходів. Про це пише interestingengineering.com.

Мікроядерні батареї використовують енергію радіоактивного розпаду радіоізотопів для генерації електроенергії в малих масштабах, — як правило, в діапазоні нановат або мікроват. Дослідники стверджують, що процес радіоактивного розпаду не залежить від факторів довкілля, включно з температурою, тиском і магнітними полями. Це робить мікроядерну батарею довговічним і надійним джерелом живлення у випадках, коли звичайні батареї виявляються непрактичними або складними для заміни.

Вчені використовували америцій, — радіоактивний елемент, що зазвичай вважається ядерними відходами, який випромінює енергію за допомогою альфа-частинок. Ці частинки мають високу енергію, але, як правило, швидко втрачають свою енергію в навколишнє середовище, що ускладнює їх ефективне використання. Сильна самоадсорбція в традиційних архітектурах мікроядерних батарей перешкоджає високоефективному перетворенню енергії α-розпаду, що робить їх розробку на основі α-радіоізотопів складною.

Щоб вирішити цю проблему, дослідники впровадили америцій у спеціалізований полімерний кристал, який діє як трансформатор. Він перетворює швидкоплинну енергію альфа-частинок на стабільну і стійку зелену люмінесценцію. Цей кристал, що світиться, потім з’єднується з фотоелектричним елементом, який являє собою пристрій, що перетворює світло на електрику. Він схожий на мініатюрну сонячну панель, але живиться зеленим світінням легованого америцієм кристала замість сонячного світла. Потім установку помістили в невелику кварцову комірку. У результаті вийшов мікроядерний акумулятор, який може генерувати стабільну подачу електроенергії протягом десятиліть.

“На відміну від хімічних батарей, довговічність мікроядерної пов’язана з періодом напіврозпаду використовуваного радіоізотопу, що забезпечує експлуатаційний термін служби, який може охоплювати кілька десятиліть”, — наголошується в дослідженні.

Тестування показало, що ця батарея може забезпечувати стабільну подачу електроенергії протягом понад 200 годин, демонструючи виняткову довговічність. Їй вдається робити це з мінімальною кількістю радіоактивного матеріалу, що робить її більш безпечним і більш стійким варіантом.

Попри тривалий період напіврозпаду америцію, що становить 7380 років, очікується, що термін служби ядерної батареї становитиме лише кілька десятиліть. Це обмеження виникає через те, що компоненти, в яких міститься радіоактивний матеріал, з часом поступово деградують через вплив радіації.

Дослідницька група зосереджена на підвищенні ефективності батареї, вихідної потужності, безпеки та зручності використання, з огляду на обережність, необхідну при поводженні з радіоактивними матеріалами.

Ця розробка наближає до того моменту, коли мініатюрні джерела живлення зможуть працювати десятиліттями без необхідності підзарядки, пише ЗМІ.