В 2016 году учёные уже сообщали о разработке прототипа ядерной батарейки на основе никеля-63.
В России создана миниатюрная и долговечная атомная батарейка
Сейчас ученые патентуют свою технологию производства атомной батарейки на международном уровне. На заводе «Элемаш» в Электростали делают батарейки для ядерных реакторов, которые используют по всему миру. 28 тысяч лет без подзарядки: как устроена батарейка на ядерном топливе и насколько она безопасна? В России разработана атомная батарейка. Эта батарейка будет полувечной: новости из мира энергетики будущего. Области применения ядерных батарей разнообразны: в ближайшем будущем ядерные батарейки станут незаменимы на территориях, удаленных от инфраструктуры, например.
Ядерное питание: российские учёные создали атомную батарейку повышенной мощности
В отличие от литийионных аккумуляторов, атомная батарейка в тридцать раз компактнее и совершенно безвредна для человека. Атомная батарейка. Как устроена батарейка на ядерном топливе, и насколько она безопасна? Многоствольные скорострельные пулемёты. Отмечается, что ядерные батарейки работают за счет преобразования в электричество энергии распада метастабильных ядер. Ученые НИЯУ МИФИ вплотную подошли к созданию ядерной батарейки принципиально нового типа. Также известно, что атомная батарейка может быть создана на основе изотопа америций-241, в этом случае устройство будет работать 432 года.
В Красноярском крае разработана атомная батарейка, работающая 50 лет
Атомная батарея Nickel-63 diamond β-volt представляет собой алмазный полупроводниковый преобразователь и лист никеля-63 толщиной 2 мкм, уложенный слоями. В отличие от батарейки Росатома, бристольская атомная батарейка использует изотоп C 14 и может работать 5730 лет! В батарейке МИФИ несколько иной принцип действия — изотоп в вакуумной камере нагревается до 1500 градусов Цельсия и начинает светиться. Атомная батарейка. В России представили прототипы уникальных ядерных батареек, срок службы которых составляет более пятидесяти лет.
В России создана миниатюрная и долговечная атомная батарейка
Атомную батарейку, которая эффективно сможет работать десятки лет, продлевая работоспособность космических и глубоководных приборов, создали ученые НИТУ «МИСиС». Как устроена батарейка на ядерном топливе, и насколько она безопасна? Многоствольные скорострельные пулемёты. Российские ученые НИТУ «МИСиС» разработали атомную батарейку с рекордным сроком службы. Уникальность атомной батарейки еще и в размере. В сравнении с литий-ионными аккумуляторами, батарейка на основе никеля-63 в 30 раз компактнее. Российские учёные из НИТУ "МИСиС" создали атомную батарейку, способную прослужить до 50 лет.
Российские ученые оценили созданную в Китае ядерную батарейку
С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи, пишет RT. Сейчас ученые патентуют свою технологию производства атомной батарейки на международном уровне. Атомная батарея Nickel-63 diamond β-volt представляет собой алмазный полупроводниковый преобразователь и лист никеля-63 толщиной 2 мкм, уложенный слоями.
Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
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. Эффективная площадь преобразования бета-излучения в электрическую энергию в сравнении с аналогами увеличилась в 14 раз, что в результате дало общее увеличение тока.
В природе изотопа никель-63 не существует. Он получается в специальных ядерных реакторах, поэтому цена 1 г изотопа запредельная. Явно не для батареек смартфонов. Вечерний 3DNews Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий. Материалы по теме.
Ключевая особенность системы основана на том, что вследствие размерной зависимости энергии Ферми наличие пространственно неоднородного распределения металлических наночастиц по размерам приводит к пространственному перераспределению заряда в такой системе. Это означает, что в электропроводящей системе соприкасающихся друг с другом металлических наночастиц, средний размер которых монотонно изменяется в выделенном направлении, в этом же направлении должна регистрироваться разность потенциалов. Таким образом, формирование нанокластерных пленок никеля-63 с градиентным распределением наночастиц по размерам открывает уникальную возможность и позволяет совместить сразу два важных процесса: во-первых, формировать покрытия с фиксированной разностью потенциалов определяется разницей размеров наночастиц в выделенном направлении ; во-вторых, осуществлять преобразование энергии бета-распада 63Ni в ток электронов без использования дополнительных сложных для реализации полупроводниковых систем. Главным вопросом, которому посвящена разработка НИЯУ МИФИ, является исследование электрофизических свойств формируемой нанокластерной пленки никеля и подбор оптимальных параметров эксперимента для создания эффективного преобразователя энергии бета-распада 63Ni в электричество. Первичные результаты, подтверждающие возможность реализации такой системы, ранее были опубликованы коллективом авторов в престижном журнале Applied Physics Letters. Однако оказалось, что данные наноструктурированные пленки могут использоваться в качестве селективного фотоэмиттера — системы с перераспределенным спектром излучения в заданном спектральном диапазоне. Как показали проведенные эксперименты, процесс окисления данной пленки приводит к образованию оксидной оболочки поверх металлического ядра нанокластера. Таким образом, при окислении металлической пленки формируется ансамбль металлических нанокластеров с пространственным распределением нанокластеров по размерам и имеющих слой оболочку оксида.
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. Капсула становится настолько горячей, что её стенки светятся. Этот свет улавливают фотоэлементы, расположенные вокруг капсулы, и преобразуют в электричество. Похоже на солнечные батареи, но вместо Солнца светится капсула с изотопом. А ещё плутоний даёт намного большие мощности: одна батарейка может выдавать несколько сотен ватт. Хотя есть и свои сложности. Альфа-излучение довольно интенсивное и чаще всего сопровождается гамма-излучением. Под его воздействием понемногу разрушаются узлы батарейки: провода, преобразователи энергии и другие комплектующие. Со временем их понадобится заменять. Например, в плутониевых батарейках оборудование способно «прожить» около 20 лет, хотя период полураспада самого изотопа куда больше — 87 лет. К тому же преобразование тут двойное: тепло превращается в свет, а потом в электричество, и по пути часть энергии теряется. Существуют и другие способы преобразовывать альфа-излучение в электрический ток: нестандартные конструкции батареек, использование неравномерной эмиссии электронов. Но таких разработок меньше, и продвигаются они медленно из-за дороговизны комплектующих. По какой технологии создают ядерные батарейки Технологический процесс делится на несколько этапов. 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.
Неоружейный плутоний: российские ученые создали уникальную ядерную батарейку
Теплопроводность в сердцевине изделия отсутствует, и нужно добиться, чтобы как можно больше энергии альфа-распада переходило в излучение, — объясняет Петр Борисюк. Но так в теории — чтобы проверить это, вскоре мы проведем натурный эксперимент». Отсюда закономерный вопрос: поскольку долговременный источник работает фактически автономно в безлюдной местности, как его контролировать? То есть для учета состояния ядерной батареи собираемся задействовать весь набор современных телекоммуникационных систем. К тому же монтировать их предлагаем сразу в антивандальных контейнерах, форма и габариты которых определятся по результатам эксплуатационных испытаний. По истечении срока службы батарею будут утилизировать, а ядерный компонент изымать и захоранивать в рамках принятой в «Росатоме» программы», — добавляет Петр Борисюк. Первая тройка Ядерная батарейка вошла в Единый отраслевой тематический план научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ «Росатома». Через несколько лет ученые рассчитывают предложить заказчику линейку изделий с разным сроком службы и мощностью вплоть до нескольких сотен ваттов. Это и автономные метеопосты, и створные навигационные знаки, и гидрографические станции, и маяки, и даже космические спутники, — уверяет Петр Борисюк.
Пока речь идет о создании трех автономных источников питания, которыми можно будет запитать, например, метеостанции для передачи информации о погоде на Большую землю посредством телеметрии. На этом этапе мы хотим добиться пятиваттной мощности».
Если вас интересует какая-то конкретная информация, можно просто воспользоваться поисковой формой, которая находится прямо рядом со строкой меню; без надоедливой рекламы. На нашем новостном сайте минимум рекламы и нет заказных статей. Мы собираем факты, предпочитаем подтвержденные данные и указываем источники информации; в ногу со временем. Наш интернет-портал разработан таким образом, что с легкостью адаптируется под любое устройство, будь то компьютер, планшет или смартфон. Вы сможете следить за новостями, где бы ни находились! Сегодня получать новости о самых свежих событиях — просто!
А с порталом «Новости 24» это еще и максимально удобно!
При этом они втрое уменьшили размеры и одновременно увеличили энергоемкость в 10 раз. Но они пока не готовы сказать, когда подобные решения появятся в массовом производстве. Это тоже интересно:.
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. Защитные корпуса для них могут быть тоньше и меньше, ведь глубина проникновения излучения очень низкая. Даже если человек случайно возьмёт в руки никель-63, ему будет достаточно просто помыть руки, чтобы избежать негативного влияния». Корпус разрабатывают так, чтобы он мог выдерживать большие нагрузки: перепады давления вплоть до полного вакуума, повышенные и пониженные температуры, удары и катаклизмы.
Ведь существующие сейчас прототипы собираются использовать в довольно суровых условиях. Даже если с источником питания что-то случится — контур закрытый, и радиация не выйдет наружу. А ещё современные батарейки оснащают системами контроля обстановки, в том числе мониторингом радиационного фона и геолокацией. Так можно следить за работой устройства, даже если оно находится в космосе или на дне океана. Для чего нужны такие батарейки Ядерные батарейки способны бесперебойно питать элементы годами, пока не достигнут периода полураспада радиоактивного изотопа.
Для трития это 12 лет, а для никеля-63 — около 100. И даже после этого батарейка не перестанет работать совсем, просто её мощность упадёт вдвое. На протяжении всего срока службы её не надо подзаряжать или заменять источники питания, она полностью автономна. Реактор для кофеварки Поэтому ядерные батарейки можно использовать для питания критичных узлов. Например, на космических или арктических станциях.
Мирный атом - мой знакомый патологоанатом...
- В МИФИ создали прототип плутониевой батарейки
- Почему ядерные батарейки так и не стали популярны? История почти забытой технологии
- Российские физики уплотнили энергию ядерной батарейки в десять раз
- "Ядерная" батарейка. В России придумали элемент питания, работающий тысячи
- В России создана миниатюрная и долговечная атомная батарейка
В МИФИ создали прототип плутониевой батарейки
| Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии | Как устроена батарейка на ядерном топливе, и насколько она безопасна? Многоствольные скорострельные пулемёты. |
| Российские учёные создали прототип ядерной батарейки, которую можно не заряжать годами | Физики оптимизировали толщину слоев ядерной батарейки, использующей для производства электрической энергии бета-распад изотопа никеля-63. |
| День, когда появилась атомные батарейки с зарядом на 20 лет | Ядерные батарейки способны бесперебойно питать элементы годами, пока не достигнут периода полураспада радиоактивного изотопа. |
| В России создана миниатюрная и долговечная атомная батарейка | В Китае изобрели атомную батарейку, способную работать без подзарядки 50 лет. |