Представьте датчик, установленный глубоко под землей, внутри моста или на удаленном участке трубопровода. Ему нужно постоянно следить за окружающей средой и время от времени передавать данные, но добраться до него для замены батареи бывает сложно, дорого или просто опасно.
Американская компания Nuclear Diamond Batteries (NDBI) предлагает необычное решение: использовать ядерные алмазные батареи, способные непрерывно вырабатывать небольшое количество электричества за счет радиоактивного распада. В опубликованном компанией техническом документе эта технология объединена с маломощными беспроводными датчиками. По оценке разработчиков, подобная система потенциально может применяться для огромного числа устройств — вплоть до более чем 150 миллионов датчиков, уже работающих в сетях LoRaWAN по всему миру.
Важно, однако, сразу оговориться: пока речь идет о концепции. NDBI еще не испытала такую систему в лаборатории. Следующим этапом должны стать эксперименты, которые покажут, способна ли технология обеспечить заявленные характеристики на практике.
Как работает ядерная батарея
Обычная батарейка хранит химическую энергию, которая постепенно превращается в электричество. Когда запас реагентов исчерпывается, батарею приходится менять или перезаряжать.
Бета-вольтаические батареи работают по другому принципу. Они используют энергию радиоактивного распада: частицы, возникающие при распаде радиоактивного изотопа, взаимодействуют с материалом преобразователя и создают электрический ток.
Для таких источников характерна важная особенность: они вырабатывают очень небольшую мощность, зато могут делать это непрерывно в течение длительного времени.
Именно поэтому ядерная батарея вряд ли сможет заменить аккумулятор смартфона или электромобиля. Зато для крошечного датчика, которому большую часть времени требуется лишь микроскопическое количество энергии, такой источник выглядит гораздо интереснее.
В концепции NDBI постоянно вырабатываемая энергия сначала накапливается в промежуточном накопителе — например, конденсаторе или суперконденсаторе. Когда энергии становится достаточно, накопленный заряд используется для короткого, но более мощного импульса. За это время датчик может провести измерение, обработать информацию и передать результат по беспроводной сети.
Получается своеобразный энергетический «копилочный» режим: батарея медленно накапливает энергию, а устройство время от времени расходует ее порциями.
Почему здесь пригодился LoRaWAN
Для такой схемы особенно хорошо подходит LoRaWAN — беспроводная технология связи, предназначенная для передачи небольших объемов данных на большие расстояния при очень низком энергопотреблении.
Датчику необязательно постоянно поддерживать соединение или передавать поток информации. Он может большую часть времени находиться в режиме минимального энергопотребления, а затем проснуться, измерить нужный параметр и отправить несколько байтов данных.
Именно такой сценарий и нужен ядерной батарее: медленно генерировать энергию, накапливать ее, а затем использовать для короткого сеанса связи.
По данным NDBI, к сентябрю 2026 года через LoRaWAN во всем мире было подключено более 150 миллионов устройств. Среди них — интеллектуальные счетчики, сельскохозяйственное оборудование, промышленные датчики, системы безопасности и устройства отслеживания объектов.
Это и есть потенциальный рынок для новой технологии. Речь идет не о том, чтобы заменить батарейки во всех существующих устройствах, а о специфической категории оборудования, которое крайне сложно обслуживать.
Где ядерные датчики особенно полезны
Разработчики выделяют 19 потенциальных направлений применения. Среди них — энергетическая инфраструктура, сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность, контроль состояния конструкций, нефтегазовая отрасль, экологический мониторинг, оборонные системы и спутниковые устройства.
Самые очевидные примеры — объекты, до которых трудно добраться.
Датчик можно установить внутри моста и постоянно контролировать его состояние. Другой вариант — разместить устройство на трубопроводе или глубоко в шахте. В сельском хозяйстве такие системы могли бы следить за состоянием оборудования или окружающей среды, а в удаленных районах — передавать данные без необходимости регулярно приезжать для замены элементов питания.
В подобных случаях стоимость самого датчика может оказаться меньше стоимости его обслуживания. Если для замены обычной батареи приходится отправлять специалистов в труднодоступное место, экономический смысл долгоживущего источника питания становится очевиднее.
Именно на такие сценарии делает ставку NDBI. Генеральный директор AtomiQ Грег Рубин (Greg Rubin) подчеркивает, что компания не пытается заменить обычные батареи повсюду. Ее цель — системы, в которых обслуживание источника питания оказывается дороже, сложнее или критичнее, чем сама электроника.
Почему в конструкции используется алмаз
Название технологии связано с использованием материалов на основе алмаза. NDBI уже располагает патентом США на технологию, в которой алмазные материалы помогают преобразовывать энергию радиоактивного распада в электричество. Компания также заявляет права на разработки, связанные с электродами и углеродными материалами.
Алмаз здесь интересен не как драгоценный камень, а как инженерный материал. В ядерной батарее он может выступать частью структуры, преобразующей энергию радиоактивного распада в электрический ток.
Подобные подходы исследуются не только NDBI. Концепция ядерных батарей привлекает внимание именно там, где обычные химические источники питания проигрывают из-за необходимости периодической замены.
Но есть важный нюанс: долговечность не означает высокую мощность. Ядерная батарея может работать очень долго, однако количество энергии, которое она производит за единицу времени, остается небольшим. Поэтому такая технология особенно хорошо подходит для сверхэкономичной электроники, а не для мощных устройств.
Самый важный этап — испытания
На данный момент самое интересное в проекте NDBI еще только предстоит проверить.
Следующий этап — лабораторные испытания. Исследователи должны определить, сколько энергии батарея действительно способна непрерывно производить, насколько эффективно накопитель сможет сохранять этот заряд и сколько энергии понадобится самому датчику для измерения, обработки и беспроводной передачи данных.
Если результаты окажутся успешными, компания планирует создать работающий прототип, а затем перейти к испытаниям в реальных условиях.
Только после этого можно будет оценить, насколько реалистична идея «вечного датчика». Ведь между концепцией на бумаге и устройством, которое десятилетиями надежно работает внутри моста или трубопровода, лежит огромная инженерная дистанция.
Не замена обычным батареям, а новая ниша
Главное преимущество ядерных батарей может заключаться не в том, чтобы заменить привычные аккумуляторы, а в создании совершенно другой категории устройств.
Представьте миллионы небольших датчиков, разбросанных по инфраструктуре. Каждый из них расходует ничтожное количество энергии, большую часть времени находится в режиме ожидания и лишь периодически отправляет данные. Если источник питания способен медленно восполнять запас энергии годами, необходимость в регулярном техническом обслуживании резко сокращается.
Для современного мира, который постепенно превращается в огромную сеть подключенных устройств, это может оказаться очень ценным свойством.
Однако пока 150 миллионов — это не количество датчиков, которые уже работают от ядерных батарей. Это потенциальный масштаб рынка, связанный с числом устройств LoRaWAN, для которых подобная технология в принципе могла бы быть интересна. Сам проект NDBI еще предстоит подтвердить экспериментально.
Если испытания пройдут успешно, ядерные алмазные батареи могут найти свою нишу там, где обычная батарейка слишком быстро разряжается, а ее замена превращается в отдельную и дорогостоящую инженерную задачу. В таком случае небольшой источник постоянной энергии сможет годами поддерживать работу целой армии автономных датчиков — от мостов и шахт до удаленных экологических станций и спутниковых систем.
