Книга Роботы, страница 44 – Дмитрий Романофф

Изотоп никель-63 в процессе бета-распада испускает электроны или бета-частицы. Эти частицы попадают в полупроводниковый преобразователь чаще всего на основе алмаза или кремния, где ионизируют атомы, создавая пары электрон-дырка. Встроенное в полупроводник электрическое поле разделяет эти заряды, генерируя постоянный электрический ток. Этот процесс не требует движущихся частей, химических реакций или внешнего источника энергии, обеспечивая стабильную выходную мощность на протяжении десятилетий.

Реальные прототипы.

Технология уже вышла из стадии чистой теории. В 2024 году китайская компания Betavolt Technology представила действующий прототип BV100 — батарейку размером 15×15×5 мм, выдающую 100 мкВт мощности при напряжении 3В. Она состоит из слоёв никеля-63 и алмазных полупроводников. Компания заявила о планах по созданию версии мощностью 1 Вт к 2025 году.

Параллельно ведутся интенсивные исследования. Учёные из МФТИ, ТИСНУМ и МИСиС в 2018 году создали прототип, достигший рекордной для никеля-63 удельной энергоёмкости около 3300 мВт·ч/г, что в 10 раз превосходит плотность энергии обычных химических батарей. Их разработка, состоящая из 200 алмазных преобразователей, генерирует около 1 мкВт и оптимизирована для питания имплантатов.

Сфера применения.

Утверждение о применении подобных технологий в медицине и космосе не фантастика, а исторический факт. В 1970-х годах в США и Франции были успешно имплантированы более 1400 кардиостимуляторов, работавших на плутонии-238. Современныеразработки на значительно более безопасном Ni-63 предназначены для питания следующих поколений кардиостимуляторов, нейростимуляторов и датчиков. Их ключевое преимущество в исключении повторных рискованных операций по замене батареи на протяжении жизни пациента.

Космическая отрасль.

Радиоизотопные источники энергии это стандарт для миссий в дальнем космосе и на других планетах. В то время как для больших мощностей используются радиоизотопные термоэлектрические генераторы на плутонии-238, компактные бета-вольтаические батареи на Ni-63 рассматриваются для питания микроэлектроники, датчиков и малых спутников, где важны долговечность и независимость от Солнца.

Несмотря на технологическую готовность, массовому распространению ядерных батарей на Ni-63 мешают два ключевых фактора:

1. Высокая стоимость производства. Наработка высокообогащённого Ni-62 в ядерных реакторах с последующим облучением для получения Ni-63 чрезвычайно дорогой и медленный процесс. Оценки 2020 года показывали, что сырьё для одной батареи может стоить сотни тысяч рублей, что делает её неконкурентной для бытовой электроники.

2. Нормативные и социальные барьеры. Любое устройство с радиоактивным материалом, даже максимально безопасное, подлежит строгому лицензированию, учёту и контролю на протяжении всего жизненного цикла, включая утилизацию. Психологический барьер и «ядерная» начинка также играют значительную роль.

Таким образом, ядерные батареи на изотопе никель-63 не являются альтернативой будущего. Они представляют собой работающую альтернативу настоящего для специфических, критически важных задач децентрализованного энергоснабжения. Они доказывают, что принцип долговечной автономной энергетики реален и основан на прочном научном фундаменте.