Разработка ядерного источника питания
Ядерная батарейка – это краткое название для радиоизотопных источников питания (РИП), которые преобразуют энергию альфа- или бета-распада в электричество. Такие источники питания могут работать и обходиться без обслуживания очень долго – 30-40 лет без перерыва! Поэтому главный интерес ядерные батареи представляют для космических миссий, а также для использования в очень жёстких условиях - на крайнем севере и больших глубинах.
Есть также ещё одна важная область, где крайне необходимо обеспечивать бесперебойное питание в течение долгих лет – микро- и нано-техника. Для этой области сейчас активно разрабатывают РИПы сверхмалых размеров, например, чтобы обеспечивать энергией микро-роботов разного назначения, транспортировку лекарств к органам, отслеживать динамические процессы с помощью перемещающихся нано-датчиков и т.д.
Задачи и вызовы
Создание ядерных батарей – непростая задача, которую решают сразу несколько областей физики: физика ядра, физика твёрдого тела, термодинамика и другие разделы. В частности, радиоактивный элемент выбирают из множества химических элементов в зависимости от предназначения создаваемого источника питания, но главным фактором является отсутствие опасного гамма-излучения при распаде ядер. Для сбора электричества есть тоже несколько методов, основывающихся на различных физических явлениях. Можно напрямую преобразовывать энергию альфа- и бета-частиц в электроэнергию, а можно сначала преобразовывать энергию распада ядра в тепловую, химическую, механическую или световую, а только затем уже в электрическую. Второй способ с непрямым преобразованием на сегодняшний день является более распространённым для практических применений, так как он оказывается более эффективным.
