Ядерна батарея

Я́дерна батаре́я, також: атомна батарея, радіонуклідна батарея — назви, які використовуються для опису пристрою, який використовує енергію розпаду радіоактивного ізотопу для вироблення електроенергії. Працює за рахунок енергії розпаду радіоактивних елементів (наприклад, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ²³⁸Pu, прометій-147) і принципово відрізняється від ядерного реактора тим, що використовується не ланцюгова реакція, а енергія природного (повільного) розпаду радіоактивних ізотопів.

Потужність — від часток вата до декількох сотень ват. Автономне джерело електроенергії тривалої дії, що не потребує обслуговування, для космічних апаратів, переносної апаратури, автономних пристроїв.

Батареї поділяють на два типи:

• термічні перетворювачі (зокрема термоелектричні та термоіонічні генератори)
• нетермічні перетворювачі (п'єзоелектричні, оптоелектричні, прямого заряду тощо)

Практичного розповсюдження набули після появи ядерних реакторів, із відпрацьованого ядерного палива, з яких і видобувають необхідні радіоактивні ізотопи.

Переваги

• надзвичайно велика ємність (на одиницю ваги або обсягу) — у тисячі чи у сотні тисяч разів більша порівняно з хімічними елементами, як-от акумулятори, паливні елементи тощо
• невеликі розміри
• тривалий час роботи (від кількох місяців до десятків років)
• не потребують обслуговування

Недоліки

• Нерегульованість (не можна призупинити чи прискорити виділення енергії, можна лише розсіяти непотрібну енергію).
• Необхідність захисту від радіоактивного випромінювання.
• Складність утилізації після завершення використання.

Застосування

Застосовують здебільшого там, де потрібно забезпечити тривалу автономну роботу.

Основні галузі:

• Космічні апарати (штучні супутники, міжпланетні станції, зонди, спускні апарати). Зокрема, ядерні батареї забезпечували електроенергією (іноді — разом із сонячними батареями) космічні апарати Місяцехід (дослідження Місяця), Вікінг (дослідження Марса), Піонер (дослідження навколоземного та навколомісячного простору), Вояджер (дослідження далеких планет, далекого космосу), «Кассіні — Гюйгенс» (дослідження Сатурна).
• Глибоководні прилади та станції.
• Важкодоступні місця (Арктика, Антарктика, відкритий океан, гірська місцевість). Зокрема ядерні батареї застосовують на маяках, бакенах тощо.

Див. також

• Реактор-перетворювач «Ромашка»
• Ядерні реактори на космічних апаратах
• Бета-вольтаїка

Інтернет-ресурси

• Betavoltaic Historical Review
• Cantilever Electromechanical Atomic Battery
• Types of Radioisotopic Batteries
• Americium Battery Concept Proposed for Space Applications- TFOT article
• Nuclear Batteries (25 MW)
• Tiny 'nuclear batteries' unveiled, BBC article about the research of Jae Wan Kwon et al. from the University of Missouri.