Ядерное сердце: атомные батарейки будущего

Производство так называемой ядерной батарейки на основе никеля-63 будет налажено в Красноярском крае. Знаменитый горно-химический комбинат, подземный город-завод, который в советское время был в авангарде оборонного ядерного проекта, готовится открыть новую страницу в истории мирной атомной энергии. Об опытном образце батарейки, который должен появиться к 2017 году, нам рассказал директор ГХК Петр Гаврилов. 

Технология:

Первый этап создания батареи требует производства высокообогащённого (не ниже 80%) никеля-63, не существующего в природе. В природе содержится только изотоп никеля-62.

В результате реакции радиационного захвата нейтрона в специальном реакторе можно нарабатывать уникальный изотоп никеля-63. Причём для данной реакции требуются две стадии обогащения: сначала по никелю-62, далее, после облучения и выделения, обогащение по никелю-63. Ни одна страна в мире больше не способна обогащать на центрифугах никель-63. Производство батареи разбито на два этапа: обогащение и изготовление самого источника. На первом этапе в 2015 году в реактор будут загружены исходные мишени с обогащённым никелем-62, и к 2016 году будет получено необходимое количество никеля-63, который после выделения и обогащения будет использован в батарее.

Второй этап разработок включает в себя создание и непосредственное производство компактной эффективной батарейки с высоким КПД, в основе которой лежит бета-вольтаический эффект. Пока по второму этапу ведутся научно-исследовательские работы.

СПРАВКА

Никель-63

Изотоп никеля-63 является чистым излучателем (нет сопутствующего вредного гамма-излучения) и имеет период полураспада 100 лет.

Безопасность:

Важная особенность данной разработки – абсолютная безопасность как во время использования батареи, так и после окончания её срока службы. Батарея будет безопасна для людей и для окружающей среды. Это обусловлено свойствами никеля-63: период полураспада 100 лет и мягкое бета-излучение, что делает применение данного изотопа совершенно безопасным в качестве источника излучения для батареи.

Конкурентные преимущества:

Уникальность данной батарейки будет заключаться в её безопасности, компактности и продолжительном сроке службы. В ней используется изотоп никеля-63, не существующий в природе. Ни одна страна в мире, кроме России, не обладает всем комплексом технологий, позволяющих обеспечить выпуск такой батареи в промышленных масштабах. Предприятия Росатома же могут не только получать никель-63, но и организовать его промышленное производство.

Востребованность:

Перспективу применения данной батарейки ее создатели видят в космической индустрии, различных подводных системах, медицине (в части кардиостимуляторов) и оборонной промышленности, а в перспективе и в транспортной индустрии. Ведь такая батарейка в 30 раз компактнее, чем современная ион-литиевая батарея, экологически безопасна и безвредна для человека за счет производимого мягкого бета-излучения, которое самопоглощается внутри аккумулятора, а продолжительность её работы достигает 50 лет.

Специалисты Росатома участвовали в переговорах с швейцарскими фармакологическими компаниями, которые выразили большую заинтересованность к разработке для использования в кардиостимуляторах, ведь сегодняшние кардиостимуляторы с использованием плутония-238 работают не более 10 лет, и человеку, например с врождённым пороком сердца, в течение жизни приходится переносить минимум 2–3 операции на сердце. Батарея же Росатома позволит больным делать всего одну операцию в 50 лет.

Минусы:

Ожидать в скором времени появления таких батареек в коммерческих продуктах, например в мобильных телефонах, пока не стоит. Сегодня единственным препятствием распространения ядерных батареек выступает их высокая стоимость. По оценкам экспертов, изготовление одной батарейки может бойтись в несколько миллионов рублей. Такое затратное производство объясняется сложной технологической цепочкой получения изотопа никеля-63. Его можно наработать только на специальных ядерных реакторах, которые есть на трех российских предприятиях. Впрочем, если батарейку успешно апробируют, то объем нарабатываемого для неё никеля-63 будет расти, а себестоимость одной батарейки – падать.Будем надеяться, что отечественным ученым удастся сделать технологию доступной широкой общественности как можно скорее.

Вестник Атомпрома