Вечная батарейка?! Да, но дорогая, супермалая в размерах и долгая в изготовлении

Учёные химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова создали батарейку, работающую на энергии, которая выделяется при бета-распаде изотопа никеля. Обещано, что ее зарядка теряется на 30% за… 70 лет. Супербатарейку создавали несколько лет.

— Мы долго выбирали изотоп для своей батарейки. Сначала ориентировались на сверхтяжёлый водород — тритий. Но его тяжело загнать в твёрдое состояние, а работать с радиоактивным газом как-то не хочется, — объясняет один из авторов проекта, аспирант химического факультета МГУ имени Ломоносова Иван Харитонов. — Изотопы стронция и талия были слишком активны и разрушали кремниевый приёмник.

В итоге ученые остановились на никеле-63. В природе такого изотопа не существует. Поэтому сначала пришлось воспользоваться центрифугой, чтобы увеличить концентрацию никеля-62. Дальше ещё сложнее: целых два года бомбардировали нейтронами никель-62, чтобы часть атомов схватила дополнительную частицу и превратилась в никель-63. Об этом удалось договориться с Ленинградской АЭС.

— Всё это дорогой и сложный процесс, но альтернативы ему пока нет, — поясняет Иван. — В будущем мы надеемся задействовать установки, которые используются для обогащения оружейного урана.

Дорогой — это мягко сказано. Одна экспериментальная батарейка стоит от трёх до десяти миллионов рублей. И 99% этой цены — стоимость изотопа никеля. 

Следующий этап — изготовление подложки, которая будет ловить частицы, образующиеся при распаде изотопа, и превращать их в электричество.

— Мы объездили всю Россию, собирая разные типы солнечных батарей, — объясняет Иван Харитонов. — Наилучшим оказался образец из Краснодара.

Ещё одна проблема — нанесение никеля-63 на подложку из кремния. Нужно обеспечить слой примерно в 15 нанометров, иначе распад будет поглощаться внутри самого материала. А неэффективно тратить столь дорогой изотоп, конечно, нельзя.

В итоге получилось устройство площадью 2×2 сантиметра и толщиной в несколько микрон. Мощность — 60 микроватт. Для сравнения: чтобы обеспечить энергией обычную лампочку, понадобится примерно десять миллионов таких устройств.

Пока считают, что основное назначение такой батарейки — питание кардиостимуляторов. Кому-то покажется страшноватой идея разместить внутри организма миниатюрный аналог атомной электростанции. Но учёные уверяют: устройство абсолютно безопасно. Использование атомной батарейки позволит не менять источник энергии кардиостимулятора раз в 3-4 года, как это делается сейчас, всё-таки операция — штука не самая приятная. Через 70 лет атомная батарейка сократит выработку тока лишь на 30% (срок полураспада никеля-63 — примерно 100 лет). Вдобавок такой кардиостимулятор не раздражает металлоискатель.

Источник