Про це повідомляє видання Wired.

Влітку 2018 року дослідницький дрон скинув невеликий вантаж біля жерла Стромболі, вулкана на узбережжі Сицилії, який майже постійно вивергався протягом останнього століття. Стромболі, один з найактивніших вулканів на планеті, привертає увагу геологів, але збір даних біля жерла є небезпечним. Тому група дослідників з Бристольського університету створила робота-вулканолога і за допомогою дрона доставила його на вершину вулкана. Робот повинен був пасивно відстежувати кожен землетрус і тремтіння в тій зоні, поки не був знищений виверженням. Робот – сенсорна капсула розміром з м’яч для софтболу, що живиться мікродозами ядерної енергії від радіоактивного батареї розміром з квадратний шматочок шоколаду. Своє творіння дослідники назвали яйцем дракона.

“Яйця дракона” можуть допомогти вченим віддалено вивчати небезпечні природні процеси.

Том Скотт, вчений-матеріалознавець з Бристоля, і невелика група співробітників розробляли вдосконалену версію ядерної батареї “яйця дракона”, яка може працювати тисячі років без підзарядки або заміни. На відміну від батарей в більшості сучасних електронних пристроїв, які виробляють електрику в результаті хімічних реакцій, батарея Bristol збирає частинки, що викидаються радіоактивними алмазами, які можуть бути отримані з ядерних відходів.

Скотт і його співробітник, хімік з Бристоля Ніл Фокс, створили компанію під назвою Arkenlight для комерціалізації своєї ядерно-алмазної батареї. Хоча батарея розміром з ніготь все ще знаходиться на стадії прототипування, вона вже демонструє підвищення ефективності та питомої потужності в порівнянні з існуючими ядерними батареями. Після того, як Скотт і команда Arkenlight допрацюють свій дизайн, вони створять пілотну установку для їх масового виробництва. Компанія планує випустити на ринок свої перші комерційні ядерні батареї до 2024 року – тільки не варто думати, що такі батареї з’являться в ноутбуках.

Звичайні хімічні або “гальванічні” батареї, такі як літій-іонні елементи в смартфоні або лужні батареї в пульті дистанційного керування, відмінно підходять для вироблення великої кількості енергії за короткий час. Літій-іонний акумулятор може пропрацювати лише кілька годин без підзарядки, а через кілька років він втратить значну частину своєї зарядної ємності. Ядерні батареї або бета-гальванічні елементи, для порівняння, виробляють крихітні кількості енергії протягом тривалого часу. Вони не виробляють достатньо енергії для живлення смартфона, але в залежності від ядерного матеріалу, який вони використовують, вони можуть забезпечити стабільну подачу електрики для невеликих пристроїв протягом тисячоліть.

“Чи можемо ми привести в дію електромобіль? Відповідь – ні”, – заявив Морган Бордман, генеральний директор Arkenlight. За його словами, для того, щоб привести в дію щось, що споживає багато енергії, “маса акумулятора буде значно більша за масу автомобіля”. Замість цього компанія розглядає ситуації, в яких неможливо або недоцільно регулярно міняти батарею, наприклад датчики в віддалених або небезпечних місцях сховищ ядерних відходів або на супутниках. Бордман також бачить використання “ядерних акумуляторів” для кардіостимуляторів.

Можливо багатьом людям не подобається ідея мати щось радіоактивне поруч з собою. Але ризик для здоров’я від бетавольтаїки порівняємо з ризиком для здоров’я знаків “Вихід”, в яких використовують радіоактивний матеріал – тритій – для досягнення характерного червоного світіння. Бета-частинки можна затримати лише кількома міліметрами захисту.

“Усередині батареї взагалі не радіоактивні, і це робить їх дуже безпечними для людей. Коли у ядерній батареї закінчується заряд, вона розпадається до стабільного стану, що означає відсутність ядерних відходів”, – сказав Ленс Хаббард, вчений-матеріалознавець з Тихоокеанської Північно-Західної національної лабораторії, що не пов’язана з Arkenlight.

Перші бетавольтаїки з’явилися в 1970-х роках, але до недавнього часу вони не використовувалися. Спочатку вони використовувалися в кардіостимуляторах, де несправний блок живлення може призвести до смерті, поки в кінцевому підсумку їх не замінили на більш дешеві літій-іонні альтернативи. Сьогодні поширення малопотужної електроніки знаменує нову еру для ядерних батарей. “Це відмінний варіант для дуже невеликої кількості енергії – ми говоримо про мікровати або навіть піковати”, – говорить Хаббард.

Радіоактивний ізотоп під назвою вуглець-14.

Він найбільш відомий своєю роллю в радіо-вуглецевому датуванні, що дозволяє археологам оцінити вік стародавніх артефактів.

Вуглець-14 може функціонувати як радіоактивне джерело і як напівпровідник. Він також має період напіврозпаду 5700 років, що означає, що ядерна батарея з вуглецем-14 може, в принципі, забезпечувати живлення електронного пристрою довше, ніж у людей була писемність.

Скотт і його колеги з Бристоля вирощують штучні алмази з вуглецю-14, вводячи метан в водневу плазму в спеціальному реакторі. Коли гази іонізуються, метан руйнується, і вуглець-14 збирається на підкладці в реакторі і починає рости. В результаті виходить кристалічний алмаз з безшовною структурою, яка зводить до мінімуму відстань, яку повинні пройти бета-частинки, і максимізує ефективність ядерної батареї.

Вуглець-14 природним чином утворюється, коли космічні промені стикаються з атомами азоту в атмосфері, але він також утворюється як побічний продукт в графітових блоках в ядерних реакторах. Ці блоки в кінцевому підсумку перетворюються в ядерні відходи, і Бордман каже, що тільки у Великій Британії є близько 100 000 тонн такого опроміненого графіту.

• Раніше повідомлялося, що австралійські дослідники з Університету Монаша розробили поліпшену версію батареї для телефону, яка може тримати заряд протягом п’яти днів.