Уникальность атомной батарейки еще и в размере. В сравнении с литий-ионными аккумуляторами, батарейка на основе никеля-63 в 30 раз компактнее.
Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
| Российские ученые создали уникальную атомную батарейку | Ядерные батарейки – это источники тока, в которых энергия радиоактивного распада метастабильных ядер преобразуется в электричество. |
| Создана уникальная ядерная батарейка | Наука и жизнь | В России создали прототип атомной батареи, которая может работать без подзарядки 80 лет. |
| Российские специалисты разработали "атомную батарейку", имеющую повышенную мощность | примерно 100 лет). |
Почему ядерные батарейки так и не стали популярны? История почти забытой технологии
Предлагаем вам ознакомиться с основными фактами об этой революционной новинке. Мини-атомная электростанция Представьте себе BV100 как крошечную электростанцию. В основе этой электростанции лежит никель-63, особый тип никеля. Этот радиоактивный элемент распадается, то есть с течением времени он изменяется естественным образом. В процессе распада выделяется энергия.
Вместо того чтобы пустить эту энергию на ветер, BV100 использует ее в своих интересах. Конструкция устройства позволяет улавливать энергию, выделяемую при распаде никеля-63, и накапливать ее для питания различных устройств.
Мобильные телефоны разражаются за несколько часов интенсивной работы, а бесперебойный станции громоздкие и недорогие. В настоящее время проблема не имеет решения, а твердотельные батареи пока массово не выпускаются.
Теоретически, сдвинуться с мёртвой точки удастся к концу текущего десятилетия, но мы уже не раз слышали подобные рассказы от учёных и крупных аналитиков. Например, это могут быть различные имплантаты, находящиеся внутри человека годами. Необходимость замены батарейки без хирургической операции невозможна, а сфер, где требуется небольшой и очень мощный источник питания очень много. Недавно в научных изданиях появилась любопытная информация о компании Betavolt Technology, которая представила атомную батарейку.
Размер батарейки немногим меньше монеты, а сама она способна обеспечивать энергией устройства в течение примерно половины века без необходимости дополнительной зарядки или технического обслуживания. На сайте Betavolt Technology отмечается, что в перспективе такая батарейка может быть использована не только в медицинских приборах, но и найдёт жизнь в потребительской электронике. Это смартфоны, дроны и многие другие устройства, требующих постоянного источника питания. Известно, что атомная батарея основана на 63-ядерных изотопах, которые после периода распада превращаются в стабильный изотоп меди.
Как отмечают авторы опубликованного видеоролика, плутоний излучает 87 лет, а, например, америций-241 — 432 года. Планируемая мощность батареи может достигать 500 Вт. Этого достаточно, чтобы, к примеру, обеспечить метеостанцию на Крайнем Севере, отмечают автора ролика.
Высокий уровень обогащения по изотопу никель-63 необходим для разработки источников энергии длительного срока действия, производство которых планирует организовать «Росатом» на одном из своих предприятий. Компактные «атомные батарейки» со сроком службы до 50 лет крайне востребованы в приборах и системах, где замена источников питания затруднительна, высокозатратна или небезопасна. Потенциальные области применения таких батареек — космическая техника, медицина, телекоммуникационное оборудование, продукция военно-промышленного комплекса, объекты промышленности и инфраструктуры.
Старший вице-президент АО ТВЭЛ по научно-технической деятельности, технологии и качеству Константин Вергазов считает, что разделение на центрифугах радиоизотопов — перспективное направление, открывающее для атомной промышленности новые рынки.
В НИЯУ МИФИ создали прототип ядерной батарейки
| Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею | Атомная термоэлектрическая станция (АТСТ) малой мощности "Елена-М", разработанная в Национальном исследовательском центре "Курчатовский институт", и РИА Новости. |
| Ученые создали атомную батарейку. Она может работать 20 лет | Группа исследователей из НИТУ «МИСиС» продемонстрировала прототип атомной батарейки, величина которой сопоставима с USB-флешкой. |
Батарейка для Севморпути будет работать на плутонии-238
Ученые российской атомной отрасли вплотную приблизились к созданию так называемого бета-вольтаического источника питания на основе радиоактивного изотопа никель-63. Компания Betavolt утверждает, что созданный ею 3-вольтовый прототип атомной батарейки меньше монеты будет работать 50 лет. Атомная батарейка состоит всего из двух ключевых компонентов: источника бета-излучения и полупроводникового преобразователя. «Сердце ядерной батарейки — вакуумная капсула с радиоактивным изотопом. Благодаря энергии ядерного распада она нагревается до 1500°C и начинает светиться. В отличие от батарейки Росатома, бристольская атомная батарейка использует изотоп C 14 и может работать 5730 лет! На фото: Новая российская атомная батарейка стала в десять раз мощнее и вдвое дешевле аналогов © НИТУ «МИСиС».
Российские ученые создали уникальную атомную батарейку
Торий-228 излучает 2 года, плутоний-238 почти 90 лет, а если источником сделать америций-241, то атомный источник будет беспрерывно и безопасно давать электричество дольше, чем 4 столетия. Идея такой батарейки в том, что мы один раз ее поставили либо в прибор, либо в механизм, и забыли. Весь период работы этого прибора обеспечивается энергией такой батарейки. Правильный подбор изотопов позволяет создать абсолютно безопасные источники энергии и от их продуктов деления можно защититься тонкой фольгой или даже листом бумаги. Все это в России умеют делать еще с советских времен. В нём тепловая энергия, которая выделяется при распаде изотопа, преобразовывалась в электрическую с помощью специального генератора, это были уникальные для своего времени источники питания для обеспечения автономной работы техники в самой труднодоступной среде. Принцип РИТЭГа еще проще, чем у атомной батарейки: полупроводниковая термопара, одна сторона источника холодная другая горячая, и возникает электрический ток. Школьная физика!
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.
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. В настоящий момент разработка МИСиС проходит процедуру международного патентования, а сам вуз признан зарубежными экспертами «одним из ключевых участников мирового рынка бетавольтаических батарей».
Но насколько безопасен такой элемент питания?
И даже человек может в носимых каких-то устройствах использовать. Вопрос, конечно, количества этих устройств", — рассказал руководитель конструкторского бюро Александр Косарев. Ведь жесткие диски хранят информацию в лучшем случае несколько лет. Американские разработчики решили, что пора переходить на вечные флешки. Их изготавливают из кварцевого стекла. Его можно облить водой, прокипятить, засунуть в микроволновку и облучить мощным магнитом. Данные никуда не денутся. Он выдерживает обжигающую жару в тысячи градусов по Цельсию, хранит 360 терабайт информации. Такое количество данных заняло жесткий диск размером с мое тело", — поделилась журналист Александра Кардинале. При записи лазерный луч создает в прочнейшем кварце слои трехмерных кристаллических решеток.
Чтобы считать информацию, сквозь них пропускают плоскополяризованный свет. Кажется, идеальная технология будущего. Вот только сохранить что-то на новую флешку можно только один раз. Американские разработчики воспользовались открытием российских ученых и добавили в резину сверхпрочный графен. Кроссовки с такой инновационной подошвой носятся в два раза дольше обычных.
Как говорил профессор Лозовский, который у меня преподавал в универе: настоящие учёные - это люди, которые удовлетворяют своё любопытство за счёт государства или своих работодателей. Он имел в виду конечно фундаментальную науку, людей, реально тронутых на науке и пытающихся понять, как устроен мир. А без развития фундаментальной науки её прикладные области инженерия просто не смогут развиваться.
Российские физики уплотнили энергию ядерной батарейки в десять раз
О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам. Принцип атомной батарейки в том, что радиоактивный изотоп, распадаясь, излучает тепло и разогревает капсулу, в которой он находится, до полутора тысяч градусов. В России разработана атомная батарейка. Эта батарейка будет полувечной: новости из мира энергетики будущего.
В России разработана атомная батарейка
Первую опытную партию ядерных батареек для космоса и авиации изготовил «Росатом». Российские учёные презентовали прототип атомной батареи, способной работать без подзарядки 80 лет. И вот очередная громкая новость: американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая способна проработать тысячи лет.
Атомная батарейка. 80 лет без подзарядки
Лишь 12 июня 2011 года, после реконструкции, он вновь стал принимать посетителей. Московский планетарий находится по адресу ул. Садовая-Кудринская, д. С программой мероприятий и временем работы заведения вы можете ознакомиться на официальном сайте центра. За основу разработки специалисты взяли технологию MEMS microelectromechanical systems, микроэлектромеханические системы. В качестве элемента питания — радиоактивный изотоп. В итоге атомная батарейка способна проработать не менее 50 лет. А теперь более подробно.
В элементе питания под тонким слоем изотопа никель-63 период полураспада превышает 100 лет расположен крошечный кантилевер рычаг. В процессе распада электроны заряжают его и создают разность потенциалов между пленкой и рычагом. Таким образом, кантилевер притягивается к пленке и, касаясь ее, разряжается, тем самым возвращаясь в исходное положение. В конструкции атомной батарейки использовался кварцевый рычаг, механическое движение которого и преобразовалось в электроэнергию. Самое интересное, что в 2013 году в продажу поступил атомный аккумулятор NanoTritium от компании City Labs, который, по заверениям производителей, способен обеспечить работу электронного устройства сроком до 20 лет. Как нетрудно догадаться, в его основе используется тяжелый изотоп водорода — тритий.
С появлением мобильных атомных источников питания эксперты ожидают настоящий бум " на рынке мобильной электроники. Электронные гаджеты разного типа смогут оснащаться не только упрощённой версией атомной батарейки, но также и более сложной конфигурацией с повышенной выработкой электроэнергии. Стоить самая простая батарейка будет в недалеком будущем примерно 100 долларов. Самые дорогие обойдутся в одну тысячу долларов США. Расширится область применения атомных источников питания с увеличением выпуска электрических автомобилей. Возможно, будет проявлен интерес со стороны компаний Илона Маска. Внедрение атомных батарей упростит процесс подзарядки автомобилей. Простейший литий-ионный аккумулятор с атомной батарейкой внутри и генератором зарядится практически сразу, как появится необходимость. В результате в распоряжении водителей окажутся электромобили с неограниченным запасом хода. Скорее всего с развертыванием масштабного производства атомных батареек начнется небывалая энергетическая гонка. В нее вступят главные производители оборудования для атомных устройств. В перспективе и крупные промышленные гиганты не только в военной, но и в гражданской сфере смогут перейти на обеспечение энергии от портативных атомных источников.
А что за "ядерную" батарейку придумали в России? Звук имитирует небольшой динамик. Зато такой напиток никогда не испортится, после него можно смело садиться за руль. И голова наутро не заболит. Правда стоит виртуальное пиво в 5 раз дороже настоящего. А вот и нет. В Китае выпустили бесконечное мыло. И оно действительно работает. Правда, не совсем как обычное. Этот брусок из нержавейки удаляет не грязь, а запах. Секрет — в составе. Стальной сплав нейтрализует сульфоксиды. Эти органические кислоты — главная причина появления стойких кухонных ароматов. На моем пальце до сих пор остался чеснок с маслом, я специально нанес. Сначала мы увидим, что масло прилипло к мылу. Но оно буквально соскочило с моих пальцев, а дальше, видите, оно мокрое и чистое, и руки", — поделился блогер Даниэль Кортес.
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. Это улавливают окружающие капсулу фотоэлементы, способные выдерживать колоссальную жару. И на выходе уже сейчас, на стадии прототипа, обеспечивается мощность, способная заставить светиться электрическую лампочку на несколько свечей. 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.
От смартфона до ракеты. Учёные создали "вечную" атомную батарейку
Исследователи из России создали инновационный автономный источник питания — компактную атомную батарейку, которая в десять раз мощнее существующих аналогов. Такая батарейка относительно безопасна для человека и способна работать до 20 и более лет, но из-за дороговизны производства пока не может использоваться в быту. Её применение возможно в специальных приборах, в том числе работающих в критических условиях — в космосе, под водой или в высокогорных районах. Учёные Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» представили компактную атомную батарейку, которая в десять раз мощнее и вдвое дешевле существующих аналогов. Об этом сообщает пресс-служба вуза. Разработка описана в научном журнале Applied Radiation and Isotopes.
Или же он может питать датчик температуры где-нибудь в Арктике или других труднодоступных местах с суровыми условиями. Единственная проблема технологии — слишком высокая себестоимость. При этом они втрое уменьшили размеры и одновременно увеличили энергоемкость в 10 раз.
А при фотоэлектрическом эффекте они появляются под воздействием фотонов. Атомная батарейка на никеле 63 производится за счет процесса облучения в реакторе мишеней из никеля 62.
Исследователь Гаврилов утверждает, что на это уходит около 1 года. Нужные мишени уже имеются в Железногорске. Если сравнивать новые российские ядерные батарейки на никеле 63 с литий-ионными элементами питания, то они будут в 30 раз меньше. Специалисты утверждают, что эти энергетические источники безопасны для человека так как выделяют слабые бета лучи. К тому же они не выходят наружу, а остаются внутри устройства.
Такой источник питания на данный момент отлично подойдет для медицинских кардиостимуляторов. Но вот о стоимости разработчики не говорят. Но можно подсчитать ее и без них. От сюда можно сделать вывод что на полноценную батарею потребуется очень много денег. Состав ядерной батарейки Никель 63 добывают из алмазов.
Но чтобы получить данный изотоп потребовалось создать новую технологию по нарезке прочного алмазного материала.
Безопасна ли она для человека и будет ли ее производство дорогим? Компания-разработчик Betavolt заявляет, что это первая в мире подобная батарея. Внутри нее содержится 63 ядерных изотопа, при этом ее размер меньше монеты, сообщает газета Independent. Основное преимущество состоит в том, что ни жара, ни холод не могут нанести вред радионуклидной батарее.
Между тем разработчики утверждают, что она совершенно безвредна и безопасна. Действительно ли она безопасна для человека и будет ли производство батареек дорогим, рассказывает доцент кафедры радиохимии химического факультета МГУ Владимир Петров: — Будет дорогой однозначно. Изотоп никеля-63 получают из никеля-62, это один из природных изотопов никеля, но, чтобы этот никель-63 был чистым, нужно из природной смеси изотопов никеля выделить именно никель-62, для массового потребления это будет недешево.
«Ядерные батарейки» для космической техники
| Российские ученые оценили созданную в Китае ядерную батарейку - Онлайн-журнал «Энергия+» | «Сердце ядерной батарейки — вакуумная капсула с радиоактивным изотопом. Благодаря энергии ядерного распада она нагревается до 1500°C и начинает светиться. |
| В России создана миниатюрная и долговечная атомная батарейка | Принцип атомной батарейки в том, что радиоактивный изотоп, распадаясь, излучает тепло и разогревает капсулу, в которой он находится, до полутора тысяч градусов. |
| В России создана атомная батарейка, которая способна работать 20 лет | Рассчитана на 50 лет работы без подзарядки – Самые лучшие и интересные новости по теме: Батарейка, Китай, Ядерный реактор на развлекательном портале |
| Ученые создали атомную батарейку. Она может работать 20 лет | Новость «Ученые разработали атомную батарейку для космических кораблей» вызвала бы определенный интерес. |
| Российские ученые создали батарейку, работающую 100 лет - Российская газета | Ядерная батарейка на основе радиоизотопного термо электрического генератора РИТЭГ изобретен и применяется в космосе и в МО более 50 лет. |
Как делают ядерные батарейки и зачем они нужны
Компания Betavolt утверждает, что созданный ею 3-вольтовый прототип атомной батарейки меньше монеты будет работать 50 лет. Ученые российской атомной отрасли вплотную приблизились к созданию так называемого бета-вольтаического источника питания на основе радиоактивного изотопа никель-63. В отличие от батарейки Росатома, бристольская атомная батарейка использует изотоп C 14 и может работать 5730 лет! Этим они отличаются от атомных реакторов, в которых для этого используется управляемая цепная ядерная реакция. В 2016 году учёные уже сообщали о разработке прототипа ядерной батарейки на основе никеля-63. Российские учёные из НИТУ "МИСиС" создали атомную батарейку, способную прослужить до 50 лет.
Сделано в России
Кроме высокой удельной мощности, важны также простота и удобство наработки радионуклида например, в атомном реакторе и такой параметр, как отсутствие гамма-излучения — поэтому, скажем, для ядерных батареек в кардиостимуляторах или датчиках артериального давления и показателей крови подходят только плутоний-238 и никель-63. Кроме выбора радиоизотопа принципиально важным является выбор схемы преобразования энергии ядерного распада в электричество. На практике преобразование ядерной энергии в электрическую осуществляется преимущественно по непрямому ступенчатому принципу: энергия альфа- и бета-частиц сначала превращаются в другие виды энергии, например в тепловую, химическую, механическую или световую энергию, а они уже превращаются в электричество. Почему никель-63? Сегодня ученые НИЯУ МИФИ занялись исследованием возможностей использования никеля-63 в качестве радиоизотопа для ядерных батарей в гражданском секторе. Это наиболее перспективный радионуклид: в миниатюрном элементе питания от излучаемого этим изотопом мягкого бета-излучения легко создать защиту, а его период полураспада - более 100 лет - достаточно длительный. Группа ученых из Института ЛаПлаз под руководством Петра Борисюка предложила оригинальную физическую систему, позволяющую провести эффективную генерацию вторичных электронов непосредственно внутри наноструктурированных пленок никеля и значительно увеличить токовый сигнал, вызванный многократными соударениями излучаемых изотопом бета-частиц. Эта система является относительно простой, она представляет собой ансамбль плотно упакованных нанокластеров никеля, наночастицы которого осаждены на поверхности диэлектрика — оксида кремния.
Об этом сообщает пресс-служба вуза. Разработка описана в научном журнале Applied Radiation and Isotopes. Новая батарейка преобразует энергию радиоактивного распада в электрическую и может использоваться для питания микроэлектронной аппаратуры. Она относится к так называемым бетавольтаическим элементам. Такой элемент питания состоит из двух частей: полупроводников — преобразователей энергии и радиоактивного элемента-излучателя. Исследователи разработали особую конструкцию микроканальную 3D-структуру атомной батареи, в которой расположение радиоактивного элемента изотопа никеля предотвращает потерю мощности, вызываемую обратным током.
Представьте себе это. Представьте себе мир, в котором вам вообще не придется заряжать аккумулятор в течение дня. А теперь представьте себе неделю, месяц… Как насчет десятилетий? Вот что мы можем сделать с помощью нашей технологии», — рассказал о разработке NDB сотрудник стартапа Нил Найкер. Компания NDB поделилась планами наладить коммерческое производство бета-гальванических батарей к концу года. Заключены два предварительных контракта на поставку батарей американским компаниям. Будущие бета-тестеры занимаются производством, обслуживанием и утилизацией продуктов ядерного топлива, а также производством аэрокосмической, оборонной и охранной продукции. Названия первых клиентов пока держат в секрете. Пока мы готовим новые материалы в блог Selectel , приходите обсуждать в комментариях. Как считаете, технология выйдет в коммерческое производство в ближайшее время?
Эффективность батарейки составила примерно десять микроватт на сантиметр кубический, а суммарная мощность достигла одного микроватта — такой мощности достаточно, чтобы питать кардиостимулятор. В то же время, период полураспада никеля-63 составляет около ста лет. Следовательно, в одном грамме батарейки запасено около 3300 милливатт-час, что в десять раз превышает энергию обычной химической батарейки. Построенная исследователями ядерная батарейка состоит из двухсот ячеек, в которых радиоактивные пластинки никеля-63 чередуется с алмазными барьерами, подложками и электрическими контактами. Эффективность работы отдельной ячейки определяется толщиной никелевой фольги и алмазного слоя, который поглощает частицы и ионизируется. В самом деле, если толщина никелевой пластинки слишком велика, бета-частицы не успевают ее покинуть; с другой стороны, сильно уменьшать толщину тоже не выгодно, поскольку вместе с ней уменьшается число производимых частиц. Похожие аргументы указывают на то, слишком большая или слишком маленькая толщина алмазного барьера тоже не выгодны. Поэтому ученые численно смоделировали каждый из слоев и нашли их оптимальную параметры: оказалось, что эффективнее всего никелевая пластинка работает при толщине около двух микрометров, а алмазный барьер — при толщине около 10 микрометров. Затем ученые изготовили диэлектрические слои нужной толщины, разрезая лазером, полируя и отжигая алмазные кристаллы, и приклеили к ним никелевую фольгу, подложку и электрические контакты. Каждая ячейка генерировала ток силой всего несколько наноампер, поэтому физики соединили их параллельно.