Представьте себе источник энергии, который переживёт не только вас, но и всю современную цивилизацию. Устройство, способное работать тысячелетиями, не требуя ни капли топлива, ни единой подзарядки. Звучит как фантастика, но именно такой прототип создали учёные из Бристольского университета совместно со стартапом NDB Inc. В его основе лежит не химия, а физика ядерного распада, а главным материалом выступает синтетический алмаз.
Вечный двигатель из ядерных отходов
Принцип работы этой батареи одновременно гениален и изящен. Исследователи нашли способ использовать не проблему, а ресурс — радиоактивные отходы. Речь идёт об изотопе углерод-14, который в больших количествах накапливается в графитовых стержнях ядерных реакторов.
Углерод-14 обладает колоссальным периодом полураспада — около 5730 лет. Всё это время он непрерывно испускает бета-излучение (поток электронов). Задача инженеров заключалась в том, чтобы захватить эту энергию и преобразовать её в электричество. Решение нашлось в алмазах.
Радиоактивный углерод-14 помещается внутрь искусственно выращенного алмаза. Сам алмаз служит одновременно и защитным контейнером, не выпускающим радиацию наружу, и полупроводником, который преобразует кинетическую энергию бета-частиц в электрический ток.
«У этих батарей нет движущихся частей, они не выделяют газов и не требуют обслуживания. Кроме того, они позволяют повторно использовать ядерные отходы», — объясняет профессор Том Скотт, один из пионеров проекта.
Космос — идеальное применение
Наиболее очевидная сфера применения таких вечных батарей — космические исследования. Солнечные панели бесполезны вдали от Солнца, а плутониевые генераторы, питающие миссии вроде «Вояджера», зависят от дефицитного и дорогого плутония-238.
Алмазная батарея могла бы питать научные приборы зондов столетиями, открыв путь для миссий к дальним рубежам Солнечной системы. Неудивительно, что за этой технологией пристально следит NASA.
На Земле: от кардиостимуляторов до вечных датчиков
Но потенциал технологии не ограничивается космосом. На Земле у неё найдётся множество применений:
-
Медицина: кардиостимулятор или имплантат с такой батареей мог бы работать дольше, чем жизнь самого пациента, избавляя от повторных рискованных операций по замене элемента питания.
-
Инфраструктура: датчики контроля напряжения на мостах, трубопроводах или в труднодоступных местах смогут работать вечно, не требуя замены батареек.
-
Энергетика: резервные источники питания для критически важных объектов, таких как больницы или центры обработки данных, в регионах, подверженных стихийным бедствиям.
Разработчики из NDB Inc. заглядывают ещё дальше, предполагая, что в будущем подобные элементы питания смогут заряжать смартфоны и ноутбуки.
Препятствия на пути
Несмотря на фантастические перспективы, у технологии есть серьёзные вызовы. Во-первых, стоимость производства синтетических алмазов высокого качества всё ещё велика. Во-вторых, любая работа с радиоактивными материалами сопряжена с жёстким регулированием.
Но, пожалуй, главный барьер — психологический. Как убедить людей, что носить в кармане «ядерную батарейку» безопасно? Учёные заверяют, что уровень радиации, испускаемой таким алмазным элементом, ниже, чем естественное излучение человеческого тела, поскольку алмазный корпус надёжно удерживает все частицы внутри.
Взгляд в будущее
Вряд ли мы увидим алмазные батареи в продаже в ближайшие годы. Оптимистичные прогнозы отводят на доводку технологии и преодоление регуляторных барьеров не менее десяти лет.
Однако если эти трудности будут преодолены, человечество получит поистине революционную технологию. Она позволит не только утилизировать опасные ядерные отходы, но и создать по-настоящему автономные устройства, работающие в течение многих поколений. Это шаг к миру, где понятие «села батарейка» может навсегда уйти в прошлое.
