Российские физики повысили эффективность ядерной батарейки в десять раз

Группа российских ученых МФТИ, ФГБНУ ТИСНУМ и МИСиС во главе с Владимиром Бланком построила сверхэффективную ядерную батарейку, оптимизировав толщину ее слоев.

В этом типе батареек для производства электрической энергии используется бета-распад изотопа никеля-63. В одном грамме построенной российскими физиками батарейки содержится около 3300 милливатт-час. Это лучший результат среди никелевых ядерных батареек. Он в десять раз превосходит плотность энергии, запасаемой в обычных химических элементах. 

Ученые решили использовать в ядерной батарейке энергию распада никеля-63 с алмазными барьерами Шоттки для поглощения радиации. Эффективность такой батарейки зависела лишь от толщины никелевых листов и окружающих их элементов, что позволило ученым увеличить параметр, просто уплотнив ячейки, которых было вмещено около 200. 

Возможность использовать для получения электроэнергии бета-распад радиоактивных элементов первым описал в 1953 году Пол Раппапорт. В ходе этого распада ядра элементов испускают бета-частицы (электроны или позитроны), которые могут ионизировать вещество электродов и создать на них разность напряжений. Основанные на этом принципе элементы назвали бета-вольтическими. Главным преимуществом таких элементов перед гальваническими стала  их долговечность. Однако эффективность бета-вольтических генераторов пока сильно уступает химическим.

Оптимизация толщины всех слоев батареи позволила увеличить, мощность накопителя. Ее удалось довести до одного микроватта, а удельную мощность — до 10 микроватт на один кубический сантиметр объема. За время своей работы (пока не распадется никель-63) каждый грамм такого материала даст 3,3 миливатт-часа. Это на порядок больше, чем у существующих «ядерных» и большинства химических батарей.

Оптимизированную батарею удобно использовать  в кардиостимуляторах, так как она будет служить очень долгое время: период полураспада никеля-63 составляет не меньше 100 лет. Такие батареи также пригодятся для датчиков электроники, которые используют в космической индустрии.