Российские ученые научились прогнозировать свойства ядерных батареек

Группа исследователей из России сделала очередной шаг на пути использования «мирного атома». Новый метод позволяет точно прогнозировать свойства бета-вольтаических элементов питания и расширяет сферу их применения, вплоть до «бытовой» — в смартфонах, медицинских аппаратах и другой технике

Бета-вольтаические элементы питания (ядерные батарейки) работают за счет преобразования бета-излучения радиоактивного изотопа никеля в электрическую энергию с помощью проводника. Такие батареи имеют очень высокий КПД, а сфера их возможного применения простирается от бытовой до космических технологий. Единственным минусом ядерных батареек являлась невозможность точно прогнозировать свойства аккумуляторов, что делало разработку таких элементов питания крайне дорогостоящей.

Группа ученых из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» смогли решить эту проблему. Как сообщила пресс-служба НИТУ «МИСиС», исследователи предложили метод точного прогнозирования свойств бета-вольтаических элементов питания, который значительно удешевит разработку таких элементов и позволит точнее определять области их применения.

«Мы использовали идею об имитации бета-излучения электронным пучком. Так как зависимости поглощения энергии бета-электронов и электронного пучка от глубины качественно различаются, был предложен метод корректной имитации бета-излучения моноэнергетическим электронным пучком. Исследование полупроводниковой структуры позволяет предсказать параметры созданного на ее базе элемента с точностью не ниже тридцати процентов, что намного превосходит более ранние расчеты», — рассказал один из авторов метода, профессор НИТУ «МИСиС» Борис Якимов.

Метод реалистичного предсказания параметров бета-вольтаического элемента питания позволит оптимизировать структуру и параметры ядерных батареек без нанесения дорогостоящего слоя радиоизотопа. Исследователи уже подтвердили высокую достоверность результатов своего метода с помощью радиоактивного источника и провели расчеты для нескольких групп разработчиков бета-вольтаических элементов питания. Подробности работы методики и результаты ее тестирования представлены в статье Betavoltaic battery performance: Comparison of modeling and experiment в журнале Applied Radiation and Isotopes.

Иллюстрация на обложке: НИТУ «МИСиС»