Недавно китайские ученые официально опубликовали в журнале Nature результаты своих исследований в области ядерных энергетических батарей. Соответственно, исследовательская группа профессора Вуонг Ту Ао из Университета Донг Нго (Китай) использовала альфа-лучи, испускаемые радиоактивными изотопами, для создания этого типа батареи.

В настоящее время альфа-радиоактивные изотопы являются яркими «кандидатами» для микроядерных батарей из-за их высокой энергии распада — от 4 до 6 мегаэлектронвольт (МэВ). Энергия альфа-излучения потенциально может значительно превзойти энергию бета-радиоизотопных горнодобывающих установок. Между тем, максимальная энергия распада бета-радиоактивного изотопа составляет около нескольких десятков килоэлектронвольт (кэВ).

Несмотря на то, что микроядерные батареи в 8000 раз эффективнее обычных, они по-прежнему ограничены чрезвычайно коротким временем проникновения в твердые тела, в результате чего альфа-частицы теряют большую часть своей энергии за счет самопоглощения. По словам профессора Вуонг Ту Ао, руководителя исследовательской группы: «Эффект самопоглощения снижает фактическую емкость микроядерной батареи на основе альфа-радиоактивного изотопа гораздо больше, чем в теории».

462545951_502359769364359_3303031661309682622_n.jpg
Иллюстрация микроядерной батареи, созданной китайскими учеными. Источник фото: SCMP

Конструкция микроядерной батареи имеет интегрированный слой, который действует как солнечный элемент для оптимального использования альфа-излучения. Команда внедрила преобразователь энергии — полимерный слой, окружающий изотоп, который передает энергию, выделяемую во время облучения. Преобразуя его в свет и электричество, как фотоэлектрический элемент.

Согласно этому исследованию, при использовании всего лишь 11 микрокюри (мкКи) синтетического радиоактивного вещества 243Am комплекс вызывал люминесценцию от альфа-лучей, испускаемых в процессе распада изотопа. В другом эксперименте мощность света была определена в 11,88 нановатт (нВт), а эффективность преобразования энергии распада в свет достигла 3,43%.

Исследовательская группа заявила, что фотоэлектрическая ядерная батарея преобразует излучение в электрическую энергию, имеет длительный срок службы и работает независимо от изменений температуры. В частности, экспериментальная микроядерная батарея имеет общую эффективность преобразования энергии 0,889% и генерирует 139 микроватт/кюри.

Разработанная исследовательской группой микроядерная батарея была тщательно проверена с помощью теорий и многочисленных экспериментов, показав, что ее эффективность преобразования энергии в 8000 раз выше, чем у обычных батарейных структур.

Аналогичным образом, преобразователь мощности также отличается высокой стабильностью: его рабочие параметры остаются практически неизменными на протяжении более 200 часов непрерывной работы. При периоде полураспада синтетического радиоактивного материала 243Am срок службы микроядерной батареи составляет до нескольких столетий.

Структура аккумулятора (фото 1), характеристики преобразователя энергии (фото 2), результаты теоретических и экспериментальных исследований (фото 3) и результаты испытаний аккумулятора (фото 4). Источник фото: Ключевая лаборатория ядерной медицины и радиационной безопасности Китая.

«Это один из главных прорывов в области ядерных батарей за последние десятилетия», — прокомментировала китайская газета Science and Technology Daily. Исследование не только решает стратегические и безопасные задачи ядерной энергетики Китая, но и предлагает новый подход к утилизации ядерных отходов и актинидных нуклидов вне ядерного топливного цикла.

Газета SCMP дала следующую оценку: «Длительный период полураспада и высокоэнергетический альфа-распад некоторых изотопов проявляются в форме радиоактивной токсичности ядерных отходов. Однако эти изотопы по-прежнему обладают преимуществом длительного срока службы и высокой энергии».

Профессор Ван Шу Ао — китайский ученый, добившийся множества выдающихся достижений в проектах по очистке ядерных отходов и сточных вод, а также в исследованиях по реагированию на чрезвычайные ситуации. На протяжении многих лет он сосредоточивал внимание на стратегических потребностях Китая в устойчивом и безопасном развитии ядерной энергетики.

Ведущий в мире ученый в области нанотехнологий покидает США, чтобы вернуться на родину и внести свой вклад в развитие КИТАЯ - В возрасте 63 лет г-н Вуонг Чунг Лам, ведущий в мире ученый в области нанотехнологий, решил вернуться на родину после почти 30 лет работы в США.