Китайська компанія Betavolt презентувала ядерну батарею BV100, яка генерує електрику протягом 50 років без підзарядки. Пристрій розміром з монету використовує радіоактивний ізотоп нікель-63 та алмазні напівпровідники. Ця технологія може змінити підхід до живлення електроніки, медичних імплантів і космічних апаратів. Однак експерти застерігають: до масового виробництва смартфонів, які ніколи не розряджаються, ще далеко.

Уявіть пристрій, який працює півстоліття без підключення до розетки. Звучить як наукова фантастика? Пекінський стартап Betavolt стверджує, що втілив цю ідею в реальність. У січні 2024 року компанія оголосила про створення мініатюрної ядерної батареї, здатної генерувати електрику протягом 50 років. Пристрій уже пройшов пілотні випробування і готується до серійного виробництва.

Проте за гучними заявами криються серйозні технічні обмеження. Поточна потужність батареї — лише 100 мікроват. Цього замало навіть для найпростішого смартфона. Чи справді ми на порозі революції в енергетиці, чи це лише черговий маркетинговий хайп?

Що таке ядерна батарея 

Радіоізотопні батареї — це різновид ядерних джерел живлення. Вони перетворюють енергію бета-частинок, що виділяються під час радіоактивного розпаду, безпосередньо в електрику. Принцип схожий на роботу сонячних панелей. Тільки замість фотонів сонячного світла тут працюють електрони, що вивільняються з нестабільних атомних ядер.

Ключова перевага — надзвичайно тривалий термін служби. Радіоактивний розпад неможливо зупинити чи пришвидшити. Він відбувається з постійною швидкістю, визначеною періодом напіврозпаду ізотопу. Для нікелю-63, який використовує Betavolt, цей період становить близько 100 років.

На відміну від термоелектричних генераторів NASA, що перетворюють тепло розпаду на електрику, ядерні пристрої працюють «холодним» методом. Вони не потребують значного температурного градієнта. Це дозволяє створювати компактніші конструкції без масивних систем охолодження.

Як працює китайська ядерна батарея BV100

Батарея BV100 має розміри 15×15×5 міліметрів — менше за монету номіналом 1 гривня. Її серце — тонкий шар ізотопу нікель-63 товщиною лише 2 мікрони. Цей шар розміщений між двома пластинами алмазного напівпровідника завтовшки 10 мікронів кожна.

Чому саме алмаз? Він належить до напівпровідників з надширокою забороненою зоною. Його діелектрична міцність утричі перевищує показники карбіду кремнію. Алмаз також демонструє відмінну теплопровідність, що критично важливо для стабільної роботи.

Технічні характеристики BV100:

• Потужність: 100 мікроват
• Напруга: 3 вольти
• Енергоємність: 3300 мегават-годин
• Густина енергії: у 10 разів вища за літій-іонні акумулятори
• Робочий діапазон температур: від -60°C до +120°C

Після завершення терміну служби нікель-63 перетворюється на стабільний ізотоп міді. Жодних радіоактивних відходів не залишається. Компанія стверджує, що пристрій абсолютно безпечний навіть для використання в медичних імплантах.

Історія технології: від 1950-х до сьогодні

Ідея ядерних батарей не нова. У 1913 році англійський фізик Генрі Мозлі продемонстрував перший пристрій, що генерував струм завдяки радіоактивному випромінюванню. Проте комерційне застосування почалося значно пізніше.

1954 рік — компанія RCA створила прототип атомної батареї для слухових апаратів. Струм становив лише 5 мікроампер, але це був прорив. 1961 рік — NASA запустило перший космічний апарат з радіоізотопним термоелектричним генератором на плутонії-238.

1968–1974 роки — виробництво перших комерційних ядерних батарей Betacel на основі прометію-147. Їх використовували для кардіостимуляторів. Розробник Ларрі Олсен згодом заснував компанію City Labs, яка й досі працює в цій галузі.

Легендарний приклад довговічності — зонд Voyager 1, запущений у 1977 році. Його ядерна батарея працює вже 47 років. Апарат подолав 24 мільярди кілометрів і досі передає дані з-за меж Сонячної системи.

Китай включив мініатюризацію ядерних батарей до свого 14-го п’ятирічного плану (2021–2025). Це державна програма технологічного розвитку. Betavolt — один із флагманських проєктів.

Сфери застосування

Де реально знадобляться такі батареї? Насамперед там, де заміна джерела живлення неможлива або надзвичайно дорога.

Космічні місії. Марсохід Perseverance, що висадився на Марсі у 2021 році, використовує радіоізотопну систему живлення. Сонячні панелі на великих відстанях від Сонця неефективні. Ядерні батареї — єдина альтернатива для дослідження зовнішніх планет.

Медичні імпланти. Кардіостимулятори з ядерним живленням працювали ще в 1970-х. Сучасні батареї на тритії можуть забезпечити роботу імпланта понад 20 років без хірургічної заміни. Американська компанія City Labs отримала фінансування від Національних інститутів здоров’я США для розробки таких пристроїв.

Сенсори у важкодоступних місцях. Підводні станції моніторингу, датчики в арктичних умовах, системи спостереження в зонах радіаційного забруднення — скрізь, де людина не може регулярно обслуговувати обладнання.

Мікродрони та роботи. Betavolt мріє про безпілотники, що літають «вічно». Поки що це маркетинговий слоган, але для мікророботів із мінімальним енергоспоживанням технологія може стати реальністю.

Обмеження та виклики

А тепер — холодний душ реальності. 100 мікроват — це мізерна потужність. Смартфону потрібно 2–6 ват. Щоб запалити 60-ватну лампочку, знадобилося б 600 000 таких батарей. Китайські вчені із Сучжоуського університету розробили ще ефективнішу конструкцію, але для тієї ж лампочки їх потрібно було б 40 мільярдів.

Betavolt обіцяє випустити батарею потужністю 1 ват у 2025 році. Це в 10 000 разів більше за BV100. Чи досяжна така мета? Незалежні експерти налаштовані скептично. Фізика процесу накладає жорсткі обмеження на густину потужності.

Вартість — інша проблема. Радіоізотопи дорогі у виробництві. Нікель-63 отримують опроміненням у ядерних реакторах. Плутоній-238 для космічних місій — контрольований матеріал з обмеженим доступом. Масштабне комерційне виробництво наразі економічно недоцільне.

Регуляторні бар’єри. Використання радіоактивних матеріалів жорстко регулюється в усьому світі. Громадськість побоюється всього, що пов’язане з «атомом». Отримати дозволи на продаж таких пристроїв споживачам — завдання не з легких.

Радіаційний захист. Хоча бета-частинки легко блокуються тонким шаром алюмінію, для медичних імплантів потрібне надійне екранування. Це додає вагу та ускладнює конструкцію.

Глобальна конкуренція

США винайшли ядерні батареї. Але у XXI столітті лідерство перехопив Китай. Це викликає занепокоєння в західних столицях.

Твердотільні батареї: Інноваційні технології від SK On

Американська City Labs працює над батареями на тритії для кардіостимуляторів. Період напіврозпаду тритію — близько 12 років, що забезпечує 20-річний термін служби пристрою. Компанія також пропонує свою технологію NASA для сенсорів у темних місячних кратерах.

У січні 2025 року Atomic Energy of Canada Limited та Canadian Nuclear Laboratories оголосили про дослідження комерціалізації ядерних мікробатарей. Мета — живлення віддалених об’єктів інфраструктури.

Великобританія теж у грі. У вересні 2024 року компанія Arkenlight представила батарею на вуглеці-14. Перевага цього ізотопу — можливість отримання з ядерних відходів. Це одночасно розв’язує проблему утилізації та створює джерело сировини.

Американські компанії Kronos Advanced Technologies та Yasheng Group оголосили про спільне партнерство у сфері ядерних батарей. Стартап Zeno Power у травні 2025 року залучив 50 мільйонів доларів інвестицій на розвиток радіоізотопних систем живлення для морських та космічних застосувань.

Ринок ядерних батарей, за прогнозами аналітиків, зросте з 81,5 мільярда доларів у 2025 році до 116,4 мільярда у 2030-му. Середньорічний темп зростання — 7,39%. Поки що левова частка припадає на космічну та оборонну галузі.

Отже, ядерна батарея з Китаю — не революція, а еволюція. Технологія існує понад 70 років. Betavolt досягла прогресу в мініатюризації, але до смартфонів, що працюють 50 років, ще далеко. Реальні застосування — вузькі ніші: космос, медицина, віддалені сенсори. Там, де надійність важливіша за потужність.

За матеріалами:

• China Just Made the World’s First Mass-Produced Nuclear Battery popularmechanics.com
• Tiny Chinese-made BV100 radioactive battery can last 50 years livescience.com
• Nuclear Batteries Can Power Devices for Decades. Is That a Good Thing? spectrum.ieee.org
• The race to commercialise nuclear-powered batteries chemistryworld.com
• Nuclear battery: Chinese firm aiming for mass market production world-nuclear-news.org
• Nuclear power in your pocket? 50-year battery innovation cas.org