Области применения ядерных батарей разнообразны: в ближайшем будущем ядерные батарейки станут незаменимы на территориях, удаленных от инфраструктуры, например. Атомная термоэлектрическая станция (АТСТ) малой мощности "Елена-М", разработанная в Национальном исследовательском центре "Курчатовский институт", и РИА Новости. Также известно, что атомная батарейка может быть создана на основе изотопа америций-241, в этом случае устройство будет работать 432 года. Российские учёные презентовали прототип атомной батареи, способной работать без подзарядки 80 лет.
Американский стартап показал «вечную» ядерную батарейку
С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи. Американцы первые образцы своих атомных батареек устанавливали на спутники Transit 4A и 4B. Betavolt планирует выпустить версию ядерной батарейки на 1 ватт к 2025 году. примерно 100 лет). И вот очередная громкая новость: американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая способна проработать тысячи лет. Как устроена батарейка на ядерном топливе, и насколько она безопасна? Многоствольные скорострельные пулемёты.
В НИЯУ МИФИ создали прототип ядерной батарейки
Такие источники энергии могут работать без подзарядки в течение нескольких лет. Об этом пишет издание Applied Physics Letters. Российские физики разработали определённую систему. В её основе лежит бета-распад никеля-63.
Почти бесконечную энергию могли бы использовать не только машины, но и корабли, отправленные бороздить бескрайние просторы Вселенной. Новость «Ученые разработали атомную батарейку для космических кораблей» вызвала бы определенный интерес. Но на деле «атомные батарейки» используются давно — аж с шестидесятых годов прошлого века. Каждая из них заслуживает отдельной истории. В качестве «движущей» силы они используют нагрев, то есть тепловую энергию.
Это одно из основных отличий от атомных реакторов, в которых происходит цепная ядерная реакция. Реакторы используются давно, однако они имеют большие габариты и вес, а ведь мы говорим о «космических батарейках». РИТЭГи планировалось использовать для космических аппаратов, но позже сферу применения расширили в том числе на медицинскую технику, например электрокардиостимуляторы. Первыми новую технологию, по крайней мере официально, внедрили американские военные в спутниках Transit 4A и 4B. Батарею для них разработали в рамках программы SNAP-3. Transit 4A находится в нижней части — это цилиндр. Фото сделано незадолго до запуска в 1961 году. Это навигационный спутник, позволявший получать данные вне зависимости от погоды на поверхности.
Фото: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory Ей предшествовало появление SNAP-1 — тестовой платформы, в которой применяли цикл Ренкина цикл преобразования тепла в работу с использованием изотопа церия и ртути в качестве теплоносителя. Инженеры продолжили работу над проектом, пытаясь решить вопрос с защитой будущих астронавтов и груза от радиации, удержав вес системы в определенных рамках: иначе ракета не взлетит. В итоге «щитом» в SNAP-2 стал усеченный конус, заполненный гидридом лития. Реактор разместили вверху, капсулу с условной командой и грузом — за нижней частью. Последовавшие испытания показали, что идея хороша, да только не работает: в определенных условиях, вероятность появления которых высока, смертельная доза радиации пройдет сквозь защиту. Кроме того, конструкция оказалась весьма взрывоопасной. Transit 4A. Атомные батарейки на плутонии-238, которого потратили 96 граммов, установили в навигационные спутники военных Transit 4A и 4B.
Будучи внутри корпуса крошечного размера, изотопы никеля-63 постепенно распадаются. В результате этого процесса выделяется тепло, которое впоследствии и преобразуется в электричество. Ядерные батареи на основе никеля-63 уже существуют, но имеют большой размер Ядерные батареи не являются новым изобретением. Они уже давно используются в космических аппаратах — например, запущенные в 1977 году «Вояджеры» работают на энергии, получаемой в результате распада радиоактивного элемента плутоний-238. Также от такого источника питания, до своей кончины в атмосфере Сатурна, работала межпланетная станция «Кассини». Как правило, ядерные батареи используются в космической технике, которая улетает далеко от Солнца и не может питаться от солнечных аккумуляторов. Легендарные «Вояджеры» работают на ядерной энергии Статья в тему: Малый модульный ядерный реактор — революция в ядерной энергетике? Насколько опасны ядерные аккумуляторы По словам представителей Betavolt, разработанный ими ядерный аккумулятор полностью безопасен для людей и окружающей среды.
Они объяснили это тем, что конструкция имеет многослойную структуру и не может облучать людей, а также защищена от возгорания. После истечения срока службы длительностью около 50 лет, ядерный материал полностью разложится.
Источником энергии для уникальных батареек послужил изотоп никеля-63. Сообщается, что излучение данного элемента не представляет опасности для живых организмов, его период полураспада длится приблизительно сто лет. Этой энергии должно хватить для автономного питания кардиостимулятора в течение многих лет.
Делаем электричество из изотопов
- От смартфона до ракеты. Учёные создали "вечную" атомную батарейку
- Другие новости
- ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
- Как работают ядерные батареи
Мини-атомная электростанция
- Сергей Леготин
- Как делают ядерные батарейки и зачем они нужны — Журнал «Луч»: объединяем жителей атомных городов
- В НИЯУ МИФИ создали прототип ядерной батарейки
- Форма поиска
- 80 лет без подзарядки: в России создали атомную батарею
Правила комментирования
- «Ядерные батарейки» для космической техники
- Создана уникальная ядерная батарейка | Наука и жизнь
- Батарейка для Севморпути будет работать на плутонии-238
- В России создали «ядерную батарейку» для космоса и авиации
День, когда появилась атомные батарейки с зарядом на 20 лет
Ядерная батарейка уже проходит испытания и в будущем будет готова к серийному выпуску и использованию в коммерческих продуктах. Правда, конкретные сроки, как и стоимость, пока не озвучены. Стоит отметить, что рабочий цикл в 50 лет избыточен для обычных смартфонов, которые пользователь меняет каждые несколько лет.
Эффективная площадь преобразования бета-излучения в электрическую энергию в сравнении с аналогами увеличилась в 14 раз, что в результате дало общее увеличение тока. В числе прочих преимуществ разработчики отмечают упрощение технологии изготовления атомной батареи, что вдвое удешевляет её производство. Применение такой батареи возможно лишь в специальных микроэлектронных устройствах, в том числе в приборах, работающих в критических условиях — в космосе, под водой или в горах, отмечают исследователи. Например, в качестве аварийного источника питания небольших датчиков.
Несмотря на относительную безопасность для человека и возможность работать до 20 и более лет, атомные батарейки пока не находят применения в быту из-за дороговизны производства. Но это очень-очень дорого и сложно.
Казалось бы, зачем так сложно?
Ведь тепло, неизменный спутник процесса радиоактивного распада, способно давать ток напрямую. Примерно так рассуждали ученые прошлых поколений в Советском Союзе, когда конструировали и запускали в серийное производство радиоизотопный термоэлектрический генератор РИТЭГ. Он работал на бета-частицах стронция 90 по другому принципу — термоэлектрическому.
Иначе говоря, как термопара: между холодным и разогретым от активного источника контактами возникало напряжение, током от которого и запитывали приборы. Для эвакуации последних РИТЭГов с автономных антарктических метеопостов в 2015 году, кстати, пришлось снаряжать полярную миссию. С тех пор российские автоматические метеостанции в труднодоступных районах электричество получают от ветряков.
Секрет в специальных термофотоэлементах, которые эффективно преобразуют свет ближнего диапазона инфракрасного спектра в электричество. В итоге энергии теряется меньше. Правда, батарейка остается объектом лабораторных исследований.
Оттого и многочисленные разъемы на окружающих корпус фланцах.
Структуру, состоящую из изотопа и полупроводников, помещают внутрь специального защищённого корпуса. Он спроектирован таким образом, чтобы радиация не выходила наружу, а сама батарейка могла пережить ударные нагрузки, перепады температур и давления. Получается надёжная и практически автономная конструкция, изолированная от окружающей среды. Ядерные батарейки не нуждаются в подзарядке и могут работать в течение многих лет.
В теории — пока не достигнут периода полураспада изотопа, который в них находится. На практике ещё нужно учитывать деградацию других элементов, например полупроводников. Какими бывают ядерные батарейки и как они работают Источники энергии на основе изотопов можно разделить на две категории: тепловые и нетепловые. Всё зависит от того, каким образом из энергии ядерного распада получают электричество. РИТЭГ: что было до ядерных батареек.
Такие устройства использовали в космосе, в тех местах, где невозможно применять солнечные батареи. Например, на космических кораблях, которые отходят далеко от Солнца. Внутри устройства — радиоактивный изотоп, который распадается естественным путём и при этом выделяет тепло. Специальные элементы преобразуют это тепло в электричество. РИТЭГ — хорошо изученная технология, но не слишком эффективная.
При таком способе преобразования теряется много энергии. К тому же термические преобразователи громоздкие и хрупкие, пользоваться ими не очень удобно. Нужна была более совершенная технология. Электронно-вольтаический эффект и сэндвич-структура. В 50-х учёные выяснили, что бета-излучение радиоактивных изотопов может генерировать электрический ток, если проходит через полупроводники.
На основе этого эффекта начали создавать генераторы. Изотоп испускает частицы, а полупроводниковая часть преобразует эти частицы в энергию», — поясняет Сергей Леготин. С помощью таких «сэндвичей» стало можно создавать источники питания, которые вырабатывали бы энергию в течение многих лет без подзарядки. Но у таких батареек тоже были свои минусы: бета-вольтаические элементы дают довольно слабый электрический ток. Поэтому батарейка может питать только маломощные элементы, а для питания чего-то более мощного нужен целый кластер из множества бета-вольтаических элементов.
Со временем полупроводниковые технологии совершенствовались. Стало возможно создавать структуры с улучшенным качеством преобразования энергии изотопа в ток. Многие современные ядерные батарейки тоже пользуются бета-вольтаическими элементами. Термофотовольтаика и светящиеся капсулы. Ещё одна технология — создавать батарейки на основе альфа-излучения, за счёт принципа, который называется термофотовольтаическим.
Изотоп, испускающий альфа-частицы, — чаще всего это плутоний — погружается в специальную капсулу с напылением. Стенки капсулы под воздействием радиации нагреваются до температуры в 1500 градусов по Кельвину.
В России создали «ядерную батарейку» для космоса и авиации
Как будто концепции ядерных батарей недостаточно, есть и более эксцентричная идея — создавать батареи из искусственных наноалмазов. На фото: Новая российская атомная батарейка стала в десять раз мощнее и вдвое дешевле аналогов © НИТУ «МИСиС». Теперь пришло время рассказать о компактной атомной батарее созданной российскими учеными. Новая российская атомная батарейка стала в десять раз мощнее и вдвое дешевле аналогов.
Российские ученые создали атомную батарейку, которая может работать 20 лет
При этом инженеры уверяют, что устройство безопасно для людей: в нем используется никель и алмазные полупроводники, уточняет «Газета. Компания планирует начать массовое производство батареи в этом году, а через год планирует представить еще более мощную версию. Отмечается, что по мере совершенствования разработки мы вскоре можем увидеть батареи для смартфонов, которые не требуют подзарядки. Как разработка приблизит появление отечественного квантового компьютера Зимой прошлого года китайские ученые заявили, что изобрели новый двигатель для дронов, который поможет устройствам находиться в воздухе на протяжении долгого времени.
Китайский стартап Betavolt представил компактную, безопасную и долговечную ядерную батарейку BB100 с изотопом Никель-63 и алмазными полупроводниками. Разработчики пояснили, что размер батарейки меньше монеты, а также то, что её хватит на 50 лет. Betavolt утверждает, что рабочие варианты батарейки проходят полноценные испытания и готовятся к серийному производству в 2025 году. Базовая структура этой ядерной батареи включает в себя два преобразователя, подложку, источник никеля-63 и защитный слой.
Батареи в основу которых ляжет данное вещество будут производить низкое B-излучение, поглощение которого будет происходить уже внутри источника питания и не будет нести вред живым существам. Принцип работы заключается бета-вольтаическом элементе, который схож с фото-электрическим эффектом. Только здесь эллектронно-дырочные пары образуются в кристаллической решетке полупроводника и образуются под влиянием бета-частиц, а не фотонов.
Где можно применять разработку:.
Сможет она продержаться без подзарядки десятки тысяч лет — разбирался научный обозреватель Николай Гринько. У него нет разъема для подзарядки, но гаджет все равно исправно работает — день за днем, месяц за месяцем, не требуя подключения к розетке. Спустя несколько лет смартфон сломался, и вы купили новый. Но прежде чем избавиться от старого, вы вынули из него батарейку, вставили ее в новый, и он проработал еще несколько лет. Вы еще много раз меняли гаджеты, каждый раз используя в них одну и ту же батарейку — ту самую, первую. Затем вы завещали ее сыну.
А он — вашему внуку. Потом она перешла к правнуку, к праправнуку и так далее.
Российские ученые создали уникальную атомную батарейку
Это открытие позволяет в дальнейшем разрабатывать носители энергии маленького размера, но с большими мощностями. Ядерные батарейки представляют собой источник тока, который преобразовывает электричество из энергии радиоактивного распада метастабильных ядер. Такие источники энергии могут работать без подзарядки в течение нескольких лет. Об этом пишет издание Applied Physics Letters.
Сообщается, что излучение данного элемента не представляет опасности для живых организмов, его период полураспада длится приблизительно сто лет. Этой энергии должно хватить для автономного питания кардиостимулятора в течение многих лет. Сфера применения представленной батареи весьма широка.
Согласно характеристикам производителя, элемент питания может выдавать 100 микроватт мощности и напряжение 3 В. В основе разработки лежит полупроводниковый слой искусственного алмаза толщиной 10 микрометров. Кристаллическая структура вырабатывает электричество за счёт энергии, выделяемой распадающимся изотопом никеля Никель-63 в виде пластинок толщиной 2 микрометра. Использование радиоактивных источников никеля-63 более высокой чистоты позволит дополнительно улучшить плотность и мощность батарей.
В РИТЭГах реализуется принцип преобразования тепловой энергии радионуклидного источника в электрическую энергию за счет и посредством термоэлектрической батареи. То есть если мы нагреваем, скажем, горячий спай тепловым источником, охлаждаем радиатором холодный спай, то возникает электродвижущая сила и начинает протекать электрический ток. Евгений Крошкин, заместитель директора Научно-исследовательского института технической физики и автоматизации В качестве источника был изотоп стронция-90, это бета-распад, от которого защищает свинец, так что РИТЕГи были достаточно массивными. С семидесятых годов их устанавливали на метеостанциях на Сахалине, Чукотке, Камчатке, Курилах, в Балтийском регионе, вдоль Северного морского пути и в антарктических широтах. Радиоизотопные генераторы давали энергию автономным маякам, навигационным знаком для судов, гидрографическим станциям.
Это был идеальный источник электроэнергии, не обслуживаемый, в котором ничего не крутится, не вертится, который не надо часто менять. Только лишь ученые приезжали, снимали показания, и уезжали опять. Чтобы найти последние четыре генератора в Антарктиде, в 2015 была организована целая экспедиция. Чем заменить снятые с эксплуатации генераторы? Сейчас на Севере используют солнечные батареи и ветряки, но батареи заледеневают, ветряки сносит пурга... Выручить может универсальная атомная батарейка, у которой и срок службы дольше, и КПД выше чем у советских ритегов. РИТЭГи сделаны по технологии термоэлектрической генерации, а наши ядерные батарейки сделаны по технологии термофотовольтаического преобразования. Пётр Борисюк, заведующий кафедрой физико-технических проблем метрологии Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ Морозы ядерной батарейке не помеха, в лаборатории уже протестировали систему, которая может работать при самом суровом минусе, на Северном морском пути например.
В России создана атомная батарейка: может работать до ста лет
| Неоружейный плутоний: российские ученые создали уникальную ядерную батарейку | Ученые российской атомной отрасли вплотную приблизились к созданию так называемого бета-вольтаического источника питания на основе радиоактивного изотопа никель-63. |
| Российские физики уплотнили энергию ядерной батарейки в десять раз | Рассчитана на 50 лет работы без подзарядки – Самые лучшие и интересные новости по теме: Батарейка, Китай, Ядерный реактор на развлекательном портале |
| Китай представил ядерную батарейку размером с монету, которой хватит на 50 лет | Как будто концепции ядерных батарей недостаточно, есть и более эксцентричная идея — создавать батареи из искусственных наноалмазов. |
| Российские ученые создали атомную батарейку, которая может работать 20 лет | Ядерные батарейки способны бесперебойно питать элементы годами, пока не достигнут периода полураспада радиоактивного изотопа. |
Сделано в России
С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи, пишет RT. Ядерная батарейка вошла в Единый отраслевой тематический план научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ «Росатома». Заново изобрели электричество: батарейка с сердечником из ядерных отходов будет работать 28 тысяч лет. Что это: атомная батарейка размером с монету, которая может работать до 20 лет. Теперь пришло время рассказать о компактной атомной батарее созданной российскими учеными.