اقترح فريق من الباحثين الروس (الجامعة الوطنية للأبحاث التكنولوجية "ميسيس"، معهد قضايا تقنيات الإلكترونيات الدقيقة والمواد عالية النقاء في أكاديمية العلوم الروسية، مركز الأبحاث الوطني "معهد كورتشاتوف") طريقة للتنبؤ الدقيق بخصائص بطاريات بيتا الفولتية.

يقوم العلماء والمهندسون في جميع أنحاء العالم منذ أكثر من 50 عاماً بحل مشكلة تصميم بطاريات بيتا فولتية (بطاريات نووية) ذات الكفاءة العالية. حيث يستند عملها على تحويل إشعاع بيتا لنظير النيكل المشع إلى طاقة كهربائية عن طريق الموصلات.

هذه البطاريات تتمتع بدورة حياة تستمر لعشرات السنين، ويمكن أن تقدم مجموعة واسعة جداً من التطبيقات، بدءًا من الطب وصولاً إلى تكنولوجيا الفضاء.

ولكن أحد المعوقات الرئيسية التي تقف أمام مصممي بطاريات بيتا كان لفترة طويلة عدم القدرة على التنبؤ بدقة مؤشرات التشغيل، مما اضطر الخبراء لاعتماد طريقة التجربة والخطأ.

هذه المشكلة بالذات تم حلها من قبل مجموعة من الباحثين الروس الذين وضعوا طريقة للتنبؤ الواقعي لمؤشرات بطاريات بيتا الفولتية.

وقد اقترح العلماء طريقة للتنبؤ بمؤشرات بطارية بيتا الفولتية التي تتألف من مصدر مشع ومحول أشباه الموصلات. وبالتالي فإن استخدام هذه الطريقة يسمح بتحسين بنية ومؤشرات البطاريات الفولتية الأساسية دون تطبيق طبقة النظائر المشعة الباهظة الثمن، وبالتالي التقليص من تكلفتها.

في هذا السياق يشير أحد المصممين الباحثين وهو البرفسور بوريس ياكيموف من الجامعة الوطنية للأبحاث التكنولوجية قائلاً:

"استخدمنا في عملنا فكرة محاكاة إشعاع بيتا من خلال حزمة الإلكترونات. ومع ذلك، فإن علاقة امتصاص طاقة إلكترونات بيتا والحزمة الإلكترونية نسبة للعمق مختلفة بشكل نوعي، ولهذا تم اقتراح أسلوب محاكاة إشعاع بيتا التصحيحية من خلال حزمة الإلكترون أحادي الطاقة".

وبحسب قوله، فإن التنبؤ الواقعي لمؤشرات بطاريات بيتا الفولتية يسمح لنا بتحديد مناطق التطبيق المحتمل بدقة أكبر.

حالياً، تم التحقق من حسابات الباحثين باستخدام مصدر مشع. وقد أثبتت عملية التدقيق موثوقية عالية للبيانات المقدمة.

وأضاف الخبير قائلاً:

"بالتالي، فإننا على أساس دراسة بنية أشباه الموصلات نصبح قادرين على التنبؤ بمؤشرات البطارية التي تم الحصول عليها، على أساس قاعدة هذه البنية، بدقة لا تقل عن ثلاثين في المائة. وهذه النتيجة أعلى بكثير من الحسابات التي أجريت في وقت سابق".

وقد تم بالفعل إجراء حسابات لعدة مجموعات من مصممي بطاريات بيتا الفولتية، علماً أن مجلة "Applied Radiation and Isotopes" قامت بنشر نتائج هذه الدراسة.