Стоит отметить тот факт, что в России за последние годы тенденция использования альтернативных источников энергии уделяется особое внимание. Конечно, отчасти это связано отчасти борьбой за экологию.
Однако до сих пор специалисты, работающие в этой области, так и не нашли полноценного решения, чем заменить углеводородную и атомную энергетику.
Наряду с этими исследованиями и разработками, ученые всего мира так же ищут оптимальный мобильный источник питания с высокой плотностью энергии, который был бы безопасный, долговечный и долго разряжался.
В настоящее время в этом плане доминируют Литий-ионные источники питания. Однако он не настолько безопасен, как нам бы этого хотелось. Сам по себе чистый Литий слишком активное вещество и, как следствие является пожароопасным и не подходит для использования в бытовых условиях.
По этой причине в литий-ионных аккумуляторах используют соединение лития с кобальтом, которые перемещаются по электролиту в угольный анод из катода.
Как следствие в них накапливаются окислы, и емкость батареи падает. В результате чего литий-ионные источники питания недолговечны, и как правило уже после 1000 циклов заряда емкость таких аккумуляторов снижается до 30-40%.
Однако недавно стало известно, что невероятный прорыв в этой области сделали российские ученые.
Еще в конце прошлого года представили госкорпорации Росатом, совместно с Роскосмосом, анонсировали компактный ядерный источник питания нового поколения, который способен работать без подзарядки несколько десятилетий и не имеет аналогов в мире.
Представители Росатома отмечают, что Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А.Бочвара, входящий в состав Росатома, на сегодняшний день существенно продвинулся в этом направлении.
Над созданием этой "вечной батарейки" в течении 8-ми лет работала большая команда учёных Роскосмоса и Росатома.
Главный эксперт ВНИИНМ им. Бочвара Александр Семенов, рассказал, что когда только начинали эту масштабную работу, многие авторитетные ученые, которые были привлечены к этому проекту, долгое время сомневались в его успехе. Тем более, что фактически эта работа была межотраслевая.
Александр Семенов - главный эксперт научно-исследовательского отделения разработки технологий и оборудования специальных неядерных материалов и изотопной продукции ВНИИНМ им. Бочвара
Отмечу, что Институт Бочарова оборудован по последнему слову техники. Однако, пока рано говорит о централизованном промышленном производстве в стенах этого научного заведения.
Помимо Роскосмоса и Росатома, которым отводилась основное направление, над этим проектом работало еще несколько организаций не входящих в их ведомство. Задача по такой кооперации была достаточно сложная. Но команде российских ученых всё-таки удалось наладить и обеспечить тесное сотрудничество на всех этапах работы.
Пока все составные части этой атомной компактной батарейки поставляют из разных городов, где находятся привлеченные к этому проектупредприятия. А сборка, которая считается самой сложной частью производства, в ВНИИНМ им. Бочвара, пока конечно штучно, но уже проходит вручную.
Сравнивать ядерную батарейку с любым другим существующим источником питания не имеет никакого смысла, так как срок ее службы как минимум 20 лет.
Российская ядерная батарейка в отличие от традиционных источников питания получает электрическую энергию в результате естественного распада радиоактивных изотопов.
На сегодняшний день мощность такой батарейки составляет порядка 200 нВт (Нановатт).
Пока ее мощности хватает только для подпитки маломощных систем, радиоэлектронных модулей, приборов различного назначенные, датчиков контрольно-измерительных приборов и т.д.
Стоит отметить тот факт, что первые попытки создать подобные мобильные источники питания в отечественной атомной промышленности, то есть так называемой «вечной батарейки», предпринимались еще в начале 60-х годов прошлого веке.
Тогда подобные компактные ядерные источники питания пытались сделать на безопасном изотопе Прометий-147, так как при распаде в нем отсутствуют гамма-лучи.
Однако это не привело к желаемому результату. Так как вследствие высокого бетта-излучения для разрабатываемых источников питания потребовалось дополнительное экранирование. В результате чего полупроводники, которые использовались при создании ядерной батарейки, не могли работать достаточно длительное время.
Сегодня российские ученые вместо Прометия-147 используют один из изотопов водорода Тритий. Стоит отметить, что этот элемент в природе встречается крайне редко, а если встречается, то только очень в небольших количествах.
Так что фактически Тритий в нужном количестве вырабатывается только в промышленных ядерных реакторах. Для одной ядерной батарейки Трития необходимо достаточно небольшой количество.
Поместить газообразный Тритий в батарейку, это так же не простая задача, как его добыча. Однако наши ученые нашли безопасный способ. При оптимальных условиях и в газообразной форме его закачивают в специальном аппарате насыщения, который так же был разработан российскими специалистами Росатома.
На сегодняшний день компактная ядерная батарейка имеет размер, чуть больше 5-ти рублевой батарейки. Однако она состоит из множества слоев из тонких пластин.
Каждый слой - это пропитанная Тритием пластина, пластина проводников, и корпус из металлокерамики. Такой «сэндвич» не позволяет тритию снова принять газообразную форму, что делает ядерную батарейку безопасной в использовании.
Планируется, что на данном этапе эту батарейку, причем уже скоро, будут использовать в космической отрасли, так как спутники, комические аппараты и модули в буквальном смысле напичканы электроникой и применение подобных технологий поможет значительно снизить вес всей конструкции.
На сегодняшний день эту функцию выполняют громоздкие солнечные батареи, которые многократно превышают вес ядерной батарейки и не всегда эффективны.
Так же стоит отметить, что по сравнению с компактными ядерными источниками питания, громоздкие солнечные панели не предназначены для работы вдали от солнца и не могут без солнечного света подзарядиться.
Так же существуют множество других перспективных вариантов, включая работу различных устройств военного назначения, устройств работающих под водой или высоко в горах. А наличие вакуума и низкие температуры, как отмечают российские ученые ВНИИНМ им. Бочвара, являются самыми благоприятными условиями для работы ядерной батарейки.
Однако специалисты не исключают, что уже в ближайшее время появится возможность сферы применения компактных ядерных источников питания и в гражданских условиях. Специалисты Росатома заявили, что в настоящее время уже ведутся работы над новыми полупроводниковыми преобразователями, для того что бы сделать это устройство гораздо мощнее.
Так же они заверяют, что уже «не за горами тот день», когда российская промышленность получит возможность замены традиционных быстро разряжающихся и более опасных аккумуляторов, на безопасные и компактные ядерные источники питания.
