Бета-вольтовая магия

Исследователи из Корейского научно-технологического института Тэгу Кёнбук создали ядерную батарею, которая может десятилетиями преобразовывать радиацию непосредственно в электричество, но без всех этих страшных последствий, связанных с ядерной радиацией, пишет сайт New Atlas.

Батарея, называемая бета-вольтовой ячейкой с красителем, использует бета-частицы, которые представляют собой просто электроны высокой энергии. Волшебство кроется в инновационном материале углероде-14 – радиоактивном изотопе, который испускает бета-частицы. Частицы попадают на покрытый красителем на основе рутения полупроводник из диоксида титана и выбивают из красителя электроны, создавая электрический ток.

Период полураспада углерода-14 составляет около 5730 лет, то есть теоретически батарея могла бы работать вполсилы даже спустя почти шесть тысячелетий. Однако в реальном мире практическая мощность, скорее всего, снизится гораздо раньше из-за разрушения материалов.

Плотность энергии прототипа батареи составляет 20,75 нановатта на квадратный сантиметр на милликюри при КПД 2,86 %. Говоря простым языком, это немного. Батарея размером с таблетку аспирина вырабатывает около 0,4 % энергии, необходимой для работы обычного карманного калькулятора. Вам понадобится ещё около 240 таких маленьких ядерных батареек, чтобы освежить в памяти таблицу умножения.

Несмотря на то что обычно ядерная радиация пугает, исследователи говорят, что эта конструкция на самом деле довольно безопасна. Бета-частицы, испускаемые углеродом-14, есть почти во всём, в том числе человеческом теле. Для защиты такой батареи достаточно тонкого слоя алюминиевой фольги. Благодаря твердотельной конструкции и отсутствию легковоспламеняющихся материалов компактные ядерные батареи могут оказаться даже безопаснее литийионных, которые подвержены перегреву, утечке газа и риску взрыва.

Первая радиоизотопная батарея была разработана в 1954 году Комиссией по атомной энергии в США. Она использовала стронций-90 в качестве радиоактивного источника и преобразовывала энергию бета-частиц в электричество подобно современным бета-вольтовым элементам.

Вскоре после этого, в 1960-х годах, для космических миссий начали использовать радиоизотопные термоэлектрические генераторы (RTG), которые преобразовывали энергию альфа-излучающих изотопов, таких как плутоний-238 – мощного, но относительно безопасного при должной защите. Первой космической миссией с использованием этой технологии был запуск спутника ВМС США Transit 4A, который стал частью первой в мире спутниковой навигационной системы и предшественником современной GPS.

Arkenlight – ещё одна компания, которая уже несколько лет разрабатывает бриллианты с углеродом-14 для производства энергии с помощью атомных батарей.

Хотя эта технология не нова, недавние прорывы в области материалов, эффективности и безопасности открывают путь к её практическому применению в повседневной жизни без использования реакторов.

---

Перевод Марии Седневой
Иллюстрация: «За рубежом», Midjourney