Почему не существует компактной и безопасной ядерной батарейки?

Отвечает аспирант Института биоорганической химии РАН Иван Зелепукин:

— С научной точки зрения такая батарейка уже существует более 50 лет и называется «солнечная батарея». Солнце — огромный огненный шар, и на нем постоянно происходят ядерные реакции синтеза между протонами, в результате которых часть ядерной энергии уносится с поверхности звезды с фотонами и нейтрино. Солнечная батарея собирает и аккумулирует эту энергию. Но если обычный человек задумается о ядерной батарейке, то он скорее представит себе свинцовую капсулу с радиоактивным элементом, желательно ураном, способную взорваться при неосторожном обращении. И такое устройство ученые тоже уже создали.

В 70-х годах до использования литий-ионных батарей для питания кардиостимуляторов в США использовались батарейки, получающие энергию от альфа-распада плутония-238. Альфа-распад сопровождается испусканием тяжелого ядра гелия, которое быстро теряет энергию и тормозится: поэтому тонкий корпус батарейки способен полностью защитить организм человека от альфа-частиц. Обычно альфа-распад сопровождается сильным гамма-излучением, которое как раз и опасно, но Плутоний-238 является потрясающим исключением, испускание гамма-квантов для которого редкость. Добавочная доза излучения от одной такой батарейки в кардиостимуляторе составляет всего 0,1 мЗв в год, при том что обычный человек получает порядка 2,4 мЗв фоновой радиации за год жизни.

Радиоактивные батарейки имеют огромное время жизни, ведь время полураспада плутония-238 составляет 88 лет, и литий-ионным аккумуляторам остается только завидовать плутонию. Так, в этом году в журнале Int. J. Cardiol. вышла научная статья, описывающая пациента, который в течение 35 лет успешно использовал плутониевый кардиостимулятор, прежде чем решил поменять батарейку.

К сожалению, правительство стран боится радиоактивного заражения среды, и батареи на плутонии сейчас на Земле почти не используются. Но параллельно разрабатываются более безопасные для окружения батарейки на основе бетта-распада. Стандартным элементом для получения энергии здесь является тритий (сверхтяжелый водород), который распадается с выделением электрона и электронного антинейтрино и имеет период полураспада в 12 лет. Бета-частицы при этом можно тоже неплохо экранировать, что позволяет обезопасить человека от облучения. Однако, коммерческие компактные решения пока не позволяют получать мощность выше нескольких мкВт, что в 10 000 раз хуже чем у самых дрянных солевых батареек.

Таким образом, ядерные батарейки все же уже существуют. Сейчас сфера их применения довольно ограничена — они используются для питания космических аппаратов при длительных экспедициях на окраинах солнечной системы — где использование солнечных батарей крайне затруднено.

Смотрите также:

• По какой причине рак может возникнуть снова? →
• Смогут ли врачи через 10 лет победить рак? →
• …Рак будут лечить грибами? →