Атомную батарею с фотоэлектрическим элементом, которая может вырабатывать электроэнергию в течение сотен лет с общей эффективностью, в тысячи раз превышающую эффективность ее ближайших конкурентов, разработали китайские ученые, сообщает 30 сентября газета South China Morning Post.

Согласно статье, опубликованной в рецензируемом журнале Nature, исследователи искали способ использовать альфа-лучи, выделяемые распадающимися радиоактивными изотопами, в области, где большинство достижений было сосредоточено на бета-излучении.

Растущий спрос на экологически чистые энергетические решения и небольшие, долговечные альтернативные источники энергии вызвал широкий исследовательский интерес к ядерным батареям, но альфа-радиоизотопы считаются наиболее вероятными кандидатами на создание микроядерных батарей.

Это объясняется тем, что высокая энергия распада альфа-радиоизотопов — от четырех до шести мегаэлектронвольт (МэВ) — позволяет значительно превзойти бета-радиоизотопные устройства, энергия распада которых в лучшем случае достигает нескольких десятков килоэлектронвольт (кэВ).

Однако из-за их чрезвычайно короткого проникновения в твердые тела альфа-частицы теряют значительную энергию из-за эффекта самопоглощения.

Теперь группа исследователей из Северо-Западного института ядерных технологий и Университета Сянтань разработала ядерную батарею со встроенным слоем, который работает как солнечная панель для оптимального использования альфа-излучения.

Команда разработала «встроенный преобразователь энергии» — полимерный слой, окружающий изотопы, который передает энергию, выделяющуюся при излучении, преобразуя ее в свет, а затем в электричество подобно фотоэлектрическому элементу.

Китайские исследователи заявили, что их устройство — разновидность фотоэлектрической ядерной батареи — преобразует радиоактивность в электрическую энергию, имеет необычайно длительный срок службы и работает независимо от колебаний температуры.

Согласно статье, экспериментальная батарея может похвастаться общей эффективностью преобразования энергии в 0,889% и вырабатывает 139 микроватт на кюри.

Исследователи заявили, что конструкция была тщательно проверена в ходе экспериментальных и теоретических испытаний, которые показали повышение эффективности преобразования энергии в 8000 раз по сравнению с обычными батареями. По их утверждениям, преобразователь энергии исключительно стабилен, его рабочие параметры практически не меняются в течение 200 часов непрерывной работы. Учитывая, что период полураспада 243Am составляет несколько столетий, срок службы батареи может быть таким же.