Алмазная батарея из ядерных отходов может работать тысячи лет 27.08.2026

Обычные аккумуляторы приходится регулярно заряжать или заменять, однако существуют устройства, для которых такая процедура может быть практически невозможной. Речь идет о медицинских имплантах, космических аппаратах и оборудовании, установленном в труднодоступных местах. Исследователи из Университета Бристоля совместно с Управлением по атомной энергии Великобритании (UKAEA) разработали прототип источника питания, рассчитанного на исключительно длительную работу без подзарядки и обслуживания.

Основой новой технологии стал радиоактивный изотоп углерода-14, более известный благодаря использованию в радиоуглеродном методе определения возраста археологических находок. Теперь специалисты предложили применить свойства этого изотопа для получения электричества. Период полураспада углерода-14 составляет около 5700 лет, поэтому процесс его распада происходит чрезвычайно медленно и позволяет создать источник энергии, способный сохранять работоспособность в течение очень продолжительного времени.

Принцип действия батареи основан на радиоактивном распаде. Углерод-14 постепенно превращается в другие элементы, испуская при этом бета-частицы, то есть быстрые электроны. Изотоп заключен внутри искусственного алмаза, который одновременно выполняет функции полупроводника и защитного корпуса. Возникающее движение электронов преобразуется в небольшой, но постоянный электрический ток. По принципу преобразования энергии такая система напоминает солнечную батарею, однако вместо энергии фотонов использует энергию атомного распада.

Конструкция рассчитана на микроваттный уровень мощности, поэтому сравнивать такую батарею с аккумулятором смартфона или электромобиля было бы неправильно. Ее главное преимущество заключается не в способности выдавать большое количество энергии, а в чрезвычайно длительном сроке службы. Кроме того, алмазная структура удерживает бета-излучение внутри материала, благодаря чему при штатной эксплуатации радиоактивное излучение не должно выходить наружу.

Для производства подобных источников энергии можно использовать радиоактивный графит, который остается после эксплуатации и вывода из строя некоторых ядерных реакторов. Извлекая углерод-14 из поверхности графитовых блоков, разработчики рассчитывают одновременно решить две задачи: уменьшить радиоактивность отходов, которые впоследствии необходимо хранить, и превратить содержащийся в них изотоп в полезный энергетический ресурс. После завершения эксплуатации алмазный модуль предполагается перерабатывать либо безопасно утилизировать.

Небольшая мощность определяет и наиболее перспективные области применения разработки. Такой источник питания может быть особенно полезен для медицинских имплантов, включая кардиостимуляторы, нейростимуляторы и слуховые аппараты, которым требуется стабильное электроснабжение в течение многих лет. Если технология пройдет необходимые испытания, ее использование потенциально позволит значительно сократить необходимость в повторных хирургических вмешательствах для замены элементов питания.

Не менее интересными могут оказаться космические и удаленные наземные системы. Долговечная алмазная батарея способна обеспечивать энергией научные приборы дальних космических зондов и спутников там, где солнечного света недостаточно. На Земле подобные источники могут пригодиться для арктических метеостанций, глубоководного оборудования и различных инфраструктурных датчиков, замена батарей в которых связана с большими затратами или техническими рисками.