Области применения ядерных батарей разнообразны: в ближайшем будущем ядерные батарейки станут незаменимы на территориях, удаленных от инфраструктуры, например. Ядерные батарейки способны бесперебойно питать элементы годами, пока не достигнут периода полураспада радиоактивного изотопа. Изотоп никель-63 (63Ni) давно привлекает внимание инженеров как перспективный энергоисточник для атомных батареек. В отличие от литийионных аккумуляторов, атомная батарейка в тридцать раз компактнее и совершенно безвредна для человека.
Конкуренты тоже есть
- Как получить тяжёлый никель
- Поделись позитивом в своих соцсетях
- Последние новости
- Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина
- Российские ученые создали уникальную атомную батарейку
Российская армия получит портативные атомные источники электропитания военной техники
В зависимости от вида батарейки этапы могут различаться — для примера покажем процесс на основе современных тритиевых батареек с сэндвич-структурой. Подготавливают радиоактивные изотопы. Изотопы не берутся из ниоткуда, их получают с помощью долгих и сложных реакций обогащения в специальных центрифугах. Процесс создания изотопа может занимать несколько лет. Чаще всего производители ядерных батареек не готовят изотопы самостоятельно, а закупают — в России их подготовкой занимаются предприятия «Росатома». Разрабатывают полупроводниковый элемент. Для создания полупроводников могут использовать кремний, арсенид галлия, германий и другие элементы — тут всё зависит от потребностей. Фактически производитель батарейки создаёт полупроводниковый диод на основе нужного материала. Запускают в конструкцию изотоп. Тритий — это газ, который закачивают внутрь рабочей камеры.
Там он вступает в реакцию со специальной подложкой и начинает излучать бета-частицы. Твёрдые элементы вроде никеля-63 наносят на полупроводник с помощью напыления или приклеивают в виде фольги, хотя это менее эффективно. Потом из батарейки откачивают воздух, чтобы частицы не сталкивались и полезное излучение не уходило в никуда. Помещают батарейку в защитный корпус. Одна пара «изотоп — полупроводник» даёт довольно низкую энергию. Поэтому, чтобы достигнуть нужной мощности, обычно в батарейке размещают несколько десятков или даже сотен таких пар. Потом конструкция помещается в герметичный защитный корпус, который не выпускает наружу радиационное излучение и защищает саму батарейку от внешних воздействий. Чем больше пар «изотоп — полупроводник» в батарейке, тем крупнее она в итоге оказывается. Маленькие батарейки, работающие со слабыми токами, могут помещаться, например, в кардиостимулятор — такой проект действительно существовал в США.
А вот чтобы собрать батарейку, способную питать условный компьютер, уже нужна конструкция весом как минимум в несколько килограммов. Примерно как десять смартфонов, сложенных друг на друга. А ещё защитный корпус с толщиной стенки около сантиметра». Если используемый изотоп более мощный и выдаёт больше энергии, с ним можно сделать более компактную батарейку. Скажем, элементы питания для тех же кардиостимуляторов делались на основе более активного плутония и потому занимали очень мало места. Но и защита у мощных изотопов должна быть сложнее, а ещё интенсивное излучение изнашивает элементы батарейки. А это надёжно? Защитный корпус батарейки проектируют с учётом условий эксплуатации. А ещё учитывают, какой именно изотоп используется внутри.
Например, тритий даёт довольно слабое излучение, поэтому делать огромный корпус с толстыми стенками для него не нужно. А вот для плутония нужна куда более серьёзная защита: его рекомендуют применять только там, где минимален риск потенциальной аварии. А для гипотетического бытового применения можно использовать изотопы с низкими энергиями, например тритий или никель-63.
Термоядерные батареи Radioisotope Thermophotovoltaic, RTPV : используют тепло, выделяемое радиоактивными изотопами, для генерации электричества через фотоэлектрический эффект. Примером такой технологии является система, использующая изотоп Pu-238.
Батареи с изотопами стронция: исследователи работали над созданием батарей, использующих изотопы стронция для преобразования тепла в электроэнергию. Эта технология может быть эффективной для длительного обеспечения энергией удалённых устройств. Диамантовые батареи: некоторые исследователи занимаются созданием батарей, основанных на алмазах, обладающих способностью преобразовывать радиоактивные изотопы в электроэнергию. Эта технология также обещает долгий срок службы. Бактериальные батареи: исследования в области бактериальных батарей, использующих микроорганизмы для преобразования органических веществ в электроэнергию, также продолжаются.
Эти батареи могут найти применение в биомедицинских и экологических приложениях. Как уже было сказано, ни одна технология пока так и не стала массовой.
Авторами изобретения стали специалисты из компании Betavolt. Компания утверждает, что она является первой, кто успешно миниатюризировал атомную энергию, поместив 63 ядерных изотопа в батарею размером меньше монеты. Этот прорыв ставит его «далеко впереди» всех других европейских и американских академических и коммерческих учреждений, отмечается в публикации. При этом инженеры уверяют, что устройство безопасно для людей: в нем используется никель и алмазные полупроводники, уточняет «Газета.
Это состоящее из нескольких технологических слоев 30 килограммовое устройство с многочисленными разъемами в карман не запихнешь.
Короче жизнь — выше мощность Автономный блок питания НИЯУ «МИФИ» предназначен для расположенных в отдаленных районах потребителей, например автоматических метеостанций или датчиков телеметрии для нефте- и газопроводов, и может работать без подзарядки несколько десятков лет. Конечно, это не вечность, но все равно очень долго. Чем больше период полураспада активного изотопа, тем дольше проработает батарейка на его основе. Скажем, если в сердцевине находится торий 228 — пару лет, если америций 241 — полновесные четыре века. На больших временных промежутках, скорее всего, станут терять рабочие свойства другие компоненты: начнут разрушаться провода, проявится деградация фотоэлементов, возможна и потеря вакуума в капсуле, — рассказывает руководитель коллектива разработчиков, заведующий кафедрой физико-технических проблем метрологии Института лазерных и плазменных технологий «ЛаПлаз» НИЯУ «МИФИ» Петр Борисюк. При этом стоит напомнить: чем меньше живет активный изотоп, тем выше при одинаковой энергии распада его мощность». Наследница советских РИТЭГов Применяемый в плутониевой батарейке принцип преобразования энергии ядерного распада в электрическую называется термофотовольтаическим. Альфа-источник окружен вакуумной капсулой, внешние стенки которой покрыты слоем наночастиц.
Тепло от ионизирующего излучения нагревает капсулу примерно до 1,5 тыс. К, заставляя ее поверхность светиться.
Электротранспорт и бытовая техника
- Навигация по записям
- Правила комментирования
- Комментарии
- Создана уникальная ядерная батарейка | Наука и жизнь
- В России создали атомную батарейку со сроком службы до 20 лет
Американский стартап показал «вечную» ядерную батарейку
Атомную батарейку, которая эффективно сможет работать десятки лет, продлевая работоспособность космических и глубоководных приборов, создали ученые НИТУ «МИСиС». В 2016 году учёные уже сообщали о разработке прототипа ядерной батарейки на основе никеля-63. Китайские ученые создали «вечную» ядерную батарею, которая может производить энергию до 50 лет без подзарядки. Что это: атомная батарейка размером с монету, которая может работать до 20 лет. Заново изобрели электричество: батарейка с сердечником из ядерных отходов будет работать 28 тысяч лет. Сейчас ученые патентуют свою технологию производства атомной батарейки на международном уровне.
В России создана атомная батарейка: может работать до ста лет
| Ядерная батарейка: принцип действия, сколько работает? | Ядерные батарейки способны бесперебойно питать элементы годами, пока не достигнут периода полураспада радиоактивного изотопа. |
| Создана уникальная ядерная батарейка | Наука и жизнь | Ядерная батарейка на основе радиоизотопного термо электрического генератора РИТЭГ изобретен и применяется в космосе и в МО более 50 лет. |
В России разработана атомная батарейка
Про супер-долгую атомную батарейку с повышенной в 10 раз мощностью". На заводе «Элемаш» в Электростали делают батарейки для ядерных реакторов, которые используют по всему миру. На заводе «Элемаш» в Электростали делают батарейки для ядерных реакторов, которые используют по всему миру.
Российские специалисты разработали "атомную батарейку", имеющую повышенную мощность
Атомная батарейка состоит всего из двух ключевых компонентов: источника бета-излучения и полупроводникового преобразователя. Американцы первые образцы своих атомных батареек устанавливали на спутники Transit 4A и 4B. Ученые российской атомной отрасли вплотную приблизились к созданию так называемого бета-вольтаического источника питания на основе радиоактивного изотопа никель-63. Миниатюрную атомную батарейку разработали учёные НИТУ «МИСиС». Китайский стартап Betavolt разработал атомную батарейку, которая может вырабатывать энергию в течение 50 лет без необходимости зарядки. Два года назад учёные Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» представили компактную атомную батарейку.
Создана уникальная ядерная батарейка
| Российские ученые создали атомную батарейку, которая может работать 20 лет | С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи. |
| В России создали атомную батарейку со сроком службы до 20 лет | Российская ядерная батарейка в отличие от традиционных источников питания получает электрическую энергию в результате естественного распада радиоактивных изотопов. |
| Российская «атомная батарейка» способна проработать 20 лет! / | Российские ученые создали атомную батарейку энергия которой выше в 10 раз по сравнению с предшествинниками. |
Атомная батарейка в современном мире
Сам изотоп добывают в ядерном реакторе из Никеля-62 - природного изотопа. 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.
Но американская технология существенно отличается от российской. Два прототипа бета-гальванических батарей значительно мощнее российских, хоть и работают по схожему принципу — преобразовывают радиоактивное бета-излучение в электрический ток. Репетиция конца света. Как российские подлодки стреляют ядерным залпом В компании NDB разработчик батарейки утверждают, что продукт позволит "вечно" снабжать энергией абсолютно любое устройство: от смартфона до небольшой баллистической ракеты, которая может автономно и скрытно храниться где-нибудь недалеко от противника.
Прототипы атомной батарейки NDB уже прошли испытания в Ливерморской национальной лаборатории и "атомной" лаборатории Кембриджского университета. Американцам, кстати, принадлежит и пальма первенства по внедрению такой технологии на военные и гражданские спутники и космические аппараты. Первые образцы атомных батареек устанавливали на спутники Transit 4A и 4B. В обоих случаях учёные подтвердили, что эффективность энерговыделения у прототипов NDB оказалась на уровне 40 процентов. Для сравнения: КПД конкурирующих батарей колеблется в районе 15 процентов. С американской атомной батарейкой всё почти идеально — она не превышает в размерах обычный микрочип, не требует обслуживания и позволяет обеспечить значительным количеством электроэнергии целую серверную крупного предприятия. Единственный недостаток американского устройства — быстрый выход из строя.
Научный сотрудник факультета физики Сямэньского университета в Китае Константин Ян отметил, что этот ресурс может вырабатываться за несколько лет. Заявляемый ресурс — почти 30 тыс. Это очень много, но с учётом отсутствия буферных зон — конденсаторов или литийионных аккумуляторов, большая часть электроэнергии будет просто уходить в никуда. Суть в том, что пока не будет придумано хранилище для излишков энергии, смысла в таких батарейках нет.
Компания утверждает, что она является первой, кто успешно миниатюризировал атомную энергию, поместив 63 ядерных изотопа в батарею размером меньше монеты. Этот прорыв ставит его «далеко впереди» всех других европейских и американских академических и коммерческих учреждений, отмечается в публикации. 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.
К 2025 году мощность такого аккумулятора компания планирует довести до 1 Ватта.
По мнению Betavolt, разработку можно будет использовать в мобильных телефонах их никогда не придётся заряжать! Ядерная батарейка уже проходит испытания и в будущем будет готова к серийному выпуску и использованию в коммерческих продуктах.
Главные новости
- В России создана атомная батарейка, которая способна работать 20 лет
- Как делают ядерные батарейки и зачем они нужны — Журнал «Луч»: объединяем жителей атомных городов
- Создана уникальная ядерная батарейка
- Навигация по записям
- Курсы валюты:
- Российские ученые создали атомную батарейку, которая может работать 20 лет — Нож
Российские учёные создали прототип ядерной батарейки, которую можно не заряжать годами
С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи. 28 тысяч лет без подзарядки: как устроена батарейка на ядерном топливе и насколько она безопасна? С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи, пишет RT.
Атомная батарейка в современном мире
Разработку переводят на коммерческую основу. Подробности — в материале Selectel. Американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая способна проработать тысячи лет. Это не теория, сейчас разработку переводят на коммерческую основу. Несколько недель назад разработчик завершил тестирование, убедившись в работоспособности системы. Первые батареи такого типа появятся в продаже в конце этого года. Инвестором разработчиков выступил стартап-инкубатор Volkswagen Future Mobility. Для будущего.
Selectel Разработка представляет собой специальный корпус из синтетических алмазов, внутрь которого помещен радиоактивный сердечник. В процессе неупругого рассеивания бета-излучение изотопов преобразуется в электрический ток.
Первый рабочий образец чудо-батарейки планируют представить на всеобщее обозрение в течение полугода. На этом предприятии вообще используют технологии, овладеть которыми никто в мире ещё не сумел. Именно здесь налажено уникальное производство так называемого МОКС-топлива для реакторов атомных электростанций.
Источники бета-излучения на основе криптона-85 применяются для точных измерений в метрологии, а вещества с содержанием углерода-14 являются основным средством при изучении метаболизма новых лекарственных и косметических препаратов», — отметил г-н Вергазов. В топливную компанию «Росатома» ТВЭЛ входят предприятия по фабрикации ядерного топлива, конверсии и обогащению урана, производству газовых центрифуг, а также научно-исследовательские и конструкторские организации. ТВЭЛ — единственный поставщик ядерного топлива для российских АЭС, обеспечивает ядерным топливом 72 энергетических реактора в 14 странах, исследовательские реакторы в восьми странах мира, а также транспортные реакторы российского атомного флота.
Но далеко не весь металл превратился в нужный изотоп. Поэтому его разогрели до такого состояния, что он перешёл в газовую фазу, и снова разделили по массе, чтобы увеличить концентрацию никеля-63. Дорогой - это мягко сказано. Одна экспериментальная батарейка стоит от трёх до десяти миллионов рублей. Ещё одна проблема - нанесение никеля-63 на подложку из кремния. Нужно обеспечить слой примерно в 15 нанометров, иначе распад будет поглощаться внутри самого материала. А неэффективно тратить столь дорогой изотоп, конечно, нельзя. Реакция порой идёт совершенно непредсказуемо и зависит от мелочей вплоть до тряпки, которой протирали стол. Иван показывает на экране чёрно-белые пирамидки. Проверять правильность нанесения приходится с помощью атомно-силового микроскопа, который позволяет контролировать работу с точностью почти до атома. Мощность - 60 микроватт. Для сравнения: чтобы обеспечить энергией обычную лампочку, понадобится примерно десять миллионов таких устройств. Атомная электростанция в сердце У обывателя сразу возникает вопрос: а можно ли на основе этой технологии сделать батарейку для телефона или ноутбука и навсегда забыть фразу "у меня гаджет разрядился"? Но должен сразу предупредить: по размеру батарейка будет несопоставима с мобильником. Пока считают, что основное назначение атомной батарейки - питание кардиостимуляторов. Кому-то покажется страшноватой идея разместить внутри организма миниатюрный аналог атомной электростанции. Но учёные уверяют: устройство абсолютно безопасно. Использование атомной батарейки позволит не менять источник энергии кардиостимулятора раз в 3-4 года, как это делается сейчас, всё-таки операция - штука не самая приятная.