Атомная батарейка

Атомная батарейка. Совсем недавно никто и не знал, что это такое, экзотика. Но вот в современное время это уже звучит не фантастично, а как-то обыденно. Меня сразу эти устройства сильно заинтересовали. По образованию, я учился на кафедре энергетических установок для космических аппаратов. И там мимо атомных источников энергии мы не прошли, весьма активно изучали. Но в то время об атомных батарейках никто не говорил. Но в то время, я о них уже знал, но это отдельная история, откуда и как. Однако об этой истории нам ещё придётся поговорить, а сейчас мы поговорим об разработке атомной батарейки из МИФИ, она меня заинтриговала, как только на неё взглянул. Итак, смотрим внимательно на картинку ниже и изучаем это изделие.   

Посередине, это радиоизотопный источник тепла плутоний 238 (Pu-238), может быть и другой радиоизотоп. Источник тепла покрыт специальным материалом, и этот материал излучает не в области инфракрасного излучения, а в области ближе к видимому свету. Это излучение улавливает фотоэлектрический преобразователь энергии и преобразует его в электричество. Получается атомная батарейка, но не термоэлектрическая, а фотоэлектрическая. Коэффициент полезного действия у этого устройства больше, чем у термоэлектрического варианта устройства. По словам авторов разработки, достигает 15%, это очень не плохо и в перспективе может достигать 40%. Что будет в реальности, посмотрим. А пока и эти 15% замечательно, хороший старт. Меня взволновала эта картинка и эта разработка по той причине, что у меня тоже есть очень похожая разработка, но она несколько по-другому устроена, и там нет сильного нагрева активного элемента. Но там тоже активный элемент это радиоизотоп в виде тонкой керамической пластинки. И там тоже, для получения электричества, используются фотоэлементы. Но эта атомная батарейка устроена по-другому и там нет нагрева радиоизотопного элемента. Как она устроена, на рисунке ниже она показана. 

Радиоизотопная ячейка такой  атомной батарейки состоит из нескольких слоёв различных материалов, рис. 1. В центре ячейки есть керамическая пластинка с радиоизотопом, радиоизотоп излучает радиацию, это может быть: g лучи, b лучи, или a лучи, либо рентгеновское излучение. Керамическая пластина покрыта напылением тонким слоем флюоресцирующего материала. Материал поглощает излучение от радиоизотопа и его излучает уже в видимом диапазоне света. В диапазоне в котором хорошо работают фотоэлементы. Между флюоресцирующим материалом и фотоэлементом есть небольшой зазор из прозрачного материала, это подложка для фотоэлементов. К тому же этот слой может тоже флюоресцировать от излучения радиоизотопа. Фотоэлементы преобразуют свет в электричество. Из таких ячеек собирается батарея нужной мощности. Снаружи, сборка ячеек защищена металлическим корпусом, кожухом. В те времена, когда возникла эта схема, атомных батареек не было, а таких так их и сейчас нет. Сейчас у нас уже есть атомные батарейки, но они совсем небольшой мощности. Пока у нас такой батарейки нет, но её можно сделать. Для этого у нас практически всё, что для этого нужно, есть. Надо только синтезировать флюоресцирующее вещество. Нужно что бы им излучаемый диапазон света лежал в диапазоне эффективной работы фотоэлемента. По поводу флюоресцирующего вещества. А вы знаете, при облучении рентгеновскими лучами, алмаз начинает светиться, такое же случается и при его облучении g, b, a лучами. Алмаз поглощает радиацию, а потом излучает в видимом спектре. К тому же алмаз может быть прозрачным. Полагаю, что есть и другие материалы с такими же свойствами. Скажу такое покрытие, имеет ключевое значение. Керамику с радиоизотопом мы можем легко сделать. Фотоэлементы, с ними у нас теперь тоже хорошо обстоят дела. Остаётся только получить хорошее и не дорогое флюоресцирующее вещество.