Горно-химический комбинат (предприятие Госкорпорации «Росатом», дивизион ЯРБ) в рамках реализации проекта по созданию источника питания на изотопе никеля-63 представит на 19-м Московском международном салоне изобретений «Архимед-2016» изобретение по способу получению никеля-63 для ядерной батарейки со сроком службы более 50 лет, а также варианты форм-факторов изделия, первый образец которого планируется получить конце 2016 – начале 2017 года.
В настоящий момент мишень, изготовленная МЦИК ФГУП «ГХК» на базе никеля, обогащенного по 62-му изотопу на АО «ПО ЭХЗ», проходит облучение в реакторе с целью наработки не существующего в природе изотопа Ni63. Планируется, что в июне облученная мишень поступит на Горно-химический комбинат и, после радиохимической очистки, никель будет направлен для обогащения уже по 63-му изотопу никеля. Работы по изготовлению конструкции батарейки будут проводиться совместно с Сибирской аэрокосмической академией (Красноярск).
Принцип работы батарейки основан на бета-вольтаническом эффекте – образовании электронно-дырочных пар в зоне p-n переходов под воздействием бета-частиц. Работы в этом направлении в разных странах ведутся уже более полувека. Одна из сложностей – необходимость «мягкого» бета-излучателя, бета-частица которого обладает достаточной энергией, чтобы перевести значительное количество электронов атомов полупроводника из валентной зоны в зону проводимости и одновременно не разрушить структуру самого полупроводника. При этом необходимо, чтобы период полураспада изотопа-источника обеспечивал длительный срок службы и был безопасен с биологической точки зрения. Применительно к этим условиям изотоп никеля-63 обладает уникальными свойствами и позволяет, в сочетании с полупроводниковыми преобразователями, создавать источники питания нового поколения. Появление таких источников позволит качественно изменить принципы конструирования электронных приборов. В частности, стабильность электрических параметров и долговченость позволяет обеспечивать узлы и блоки автономными источниками питания, исключая при этом прокладку сетей энергоснабжения, которые в ряде случаев составляют до 75% стоимости системы. Особенно этот эффект «экономии веса» будет ощутим в авиации и космических аппаратах.
Необходимо отметить, что реализация данного проекта стала возможной благодаря наличию у предприятий Росатома пакета ноу-хау по получению никеля с высоким (более 80%) содержанием 63-го изотопа. Лучшие из заявленных зарубежных аналогов достигают 20% обогащения.
На первом этапе реализации проекта форм-факторы элементов питания на никеле-63 планируется адаптировать под существующие элементы питания микроваттного класса, в частности, для применения в медицине (нейростимуляторах и кардиостимуляторах). В дальнейшем возможно развитие эксклюзивных форм в соответствии с решаемыми техническими задачами. Планируется, что с выходом на массовый уровень производства стоимость таких источников питания станет доступной для потребительского рынка.