В России разработали ядерную батарейку на никеле-63, работающую 50 лет

Группа учёных из ФГБНУ ТИСНУМ, МФТИ, НИТУ МИСиС и ФГУП НПО «Луч» разработала миниатюрные ядерные батареи переменного напряжения, использующие в качестве энергетического материала изотоп никеля-63. Заявленный срок бесперебойной работы составляет 50 лет. Период полураспада никеля-63 — примерно 100 лет.

По мнению авторов, изобретение имеет широкую сферу применения: от медицинской техники до космических аппаратов для исследования дальнего космоса.

Бета-вольтаическая батарейка преобразует энергию бета-излучения в электричество с помощью монокристаллов пьезоэлектриков (используются преобразователи оригинальной конструкции).

«Применение импульсных источников питания (они накапливают и отдают заряд) позволяет преодолеть ограничения, вызванные малой мощностью бета-вольтаических ядерных батареек. Так, в импульсном режиме один бета-вольтаический элемент способен выдавать мощность вплоть до 1 мВт/см3. При низких удельных мощностях энергетического материала батарейка, собранная на их основе, способна обеспечивать непрерывную выходную мощность 10-100 нВт/см3 — достаточную, чтобы обеспечить питание кардиоимплантата», — сказал заведующий кафедрой материаловедения полупроводников и диэлектриков профессор Юрий Пархоменко, руководитель исследовательского коллектива.

Учёные подчёркивают, что для никеля-63 характерно так называемое «мягкое» излучение, не наносящее вред живому организму.

«У новой разработки ученых НИТУ «МИСиС» большой потенциал, так как потребность в надёжных элементах питания с долгим сроком службы достаточно велика. С учётом уникальных характеристик: небольшого размера и безопасности, бета-вольтаические батарейки, разработанные в нашем университете, могут занять существенную долю рынка аналогичных источников питания», — отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова.

Если бы стоимость ядерных батареек была невысокой, их можно было использовать в любых мобильных устройствах, даже в мобильных телефонах. К сожалению, стоимость 1 грамма радиоактивного никеля составляет около $4000, а изготовление одной батарейки может обойтись в 4,5 млн руб. Изотоп никель-63 не существует в природе, его можно наработать только на специальных ядерных реакторах, которые есть на трёх российских предприятиях.

Тем не менее, разработчики считают, что мелкосерийное производство таких элементов питания даст импульс для развития наукоёмких отраслей российской промышленности, в том числе ядерной энергетики, полупроводниковой и химической промышленности.