Два года назад учёные Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» представили компактную атомную батарейку. Атомную батарейку, которая эффективно сможет работать десятки лет, продлевая работоспособность космических и глубоководных приборов, создали ученые НИТУ «МИСиС». Области применения ядерных батарей разнообразны: в ближайшем будущем ядерные батарейки станут незаменимы на территориях, удаленных от инфраструктуры, например. Атомная батарейка состоит всего из двух ключевых компонентов: источника бета-излучения и полупроводникового преобразователя. В отличие от литийионных аккумуляторов, атомная батарейка в тридцать раз компактнее и совершенно безвредна для человека.
Российская армия получит портативные атомные источники электропитания военной техники
Российские ученые НИТУ «МИСиС» разработали атомную батарейку с рекордным сроком службы. Ядерные батарейки способны бесперебойно питать элементы годами, пока не достигнут периода полураспада радиоактивного изотопа. Компактные «атомные батарейки» со сроком службы до 50 лет крайне востребованы в приборах и системах, где замена источников питания затруднительна, высокозатратна или. Но учёные уверяют: когда атомная батарейка выйдет на массовое производство, её стоимость существенно снизится и она станет доступна многим потребителям.
Почему не делают смартфоны и ноутбуки на атомных батарейках? И могут ли они появиться в будущем?
атомная батарейка. Батарейку можно применять в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах. Ученые российской атомной отрасли вплотную приблизились к созданию так называемого бета-вольтаического источника питания на основе радиоактивного изотопа никель-63. Области применения ядерных батарей разнообразны: в ближайшем будущем ядерные батарейки станут незаменимы на территориях, удаленных от инфраструктуры, например.
"Вечное пиво" в Японии: что оно из себя представляет
- Ядрена батарейка
- Что еще почитать
- Создана уникальная ядерная батарейка | Наука и жизнь
- Конкуренты тоже есть
- Ядрена батарейка
Российские ученые создали атомную батарейку с зарядом на 20 лет
По словам Сергея Леготина, максимум, на что сгодится ядерная батарейка, — это использование ее в качестве аварийного элемента питания резервных датчиков или передачи коротких сигналов. Эксперт допускает, что в будущем появятся модификации батарей для зарядки более ресурсоемкой техники, но сделать их миниатюрными в ближайшей перспективе вряд ли удастся: скорее всего, первый рабочий вариант ядерной батарейки для смартфона будет по размеру больше его самого.
Представители компании заявляют, что «вечная» батарея следующего поколения уже проходит стадию пилотных испытаний и в конечном итоге будет серийно производиться для коммерческих приложений, таких как смартфоны и дроны.
Батарея выдает мощность 100 микроватт Компания Betavolt заявила, что ее первая ядерная батарея может выдавать мощность 100 микроватт мкВт и напряжение 3 вольта при размере 15x15x5 кубических миллиметров, однако к 2025 году она планирует выпустить батарею мощностью 1 Вт. Компактный размер позволяет использовать сразу несколько ядерных батарей для производства большего количества энергии При этом смартфоны, в которых используется даже один миниатюрный радиоизотопный генератор, никогда не нужно будет заряжать, а дроны смогут летать без подзарядки в течение всего срока эксплуатации. Как утверждают в стартапе, многослойная конструкция батареи позволяет избежать возгорания или взрыва из-за внешнего воздействия.
Она также способна работать при температуре от минус 60 до плюс 120 градусов Цельсия. Фото: Betavolt Фото: Betavolt Также в компании заявили, что атомная батарея абсолютно безопасна для здоровья человека и окружающей среды, не генерирует ионизирующего излучения и пригодна для использования в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы и искусственные сердца. После распада 63 изотопа превращаются в стабильный изотоп меди, который нерадиоактивен и не представляет никакой угрозы.
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. 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. Также по теме Слоёная батарея: учёные предложили новую технологию создания натриевых аккумуляторов Российские и немецкие исследователи выяснили, что в аккумуляторных батареях вместо редкого и дорогого лития можно использовать натрий,...
Ученые догадались поместить отработанное ядерное топливо в оболочку из искусственных наноалмазов. Она защищает от радиации и превращает энергию распада в электричество. На атомных батарейках сможет работать все — от смартфонов до электрокаров и поездов. 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.
В России создали «ядерную батарейку» для космоса и авиации
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.
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. В частности, специалисты из Северо-Западного политехнического университета Китая изобрели модуль, который преобразует энергию света в электричество и позволяет заряжать дроны в воздухе. Создатели не раскрывают деталей проекта, чтобы избежать его использования в военных целях, однако заверяют, что с таким двигателем дрон сможет подниматься на высоту небоскреба.
Ученые из Научно-исследовательского института неорганических материалов имени академика Бочвара ВНИИНМ создали источники питания для аэрокосмической отрасли, работающие на тритии. Существует американский аналог изотопного источника питания, но российские ученые принципиально использовали только российские комплектующие. Но удельная активность потока бета-частиц в российских батареях выше», — рассказал начальник отдела разработки технологий и оборудования для изотопной продукции ВНИИНМ Александр Аникин.
Изотоп никеля-63 первоначально наработали с помощью облучения стабильного изотопа никель-62 в исследовательском реакторе ИВВ-2М Института реакторных материалов входит в научный дивизион «Росатома». В Радиевом институте имени В. Хлопина, также входящем в научный дивизион «Росатома», полученный материал очистили и создали рабочий газ для каскада газовых центрифуг Электрохимического завода. 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.
Атомная батарейка. 80 лет без подзарядки
Атомную батарейку, которая эффективно сможет работать десятки лет, продлевая работоспособность космических и глубоководных приборов, создали ученые НИТУ «МИСиС». Китайские ученые создали «вечную» ядерную батарею, которая может производить энергию до 50 лет без подзарядки. Теперь пришло время рассказать о компактной атомной батарее созданной российскими учеными. В России представили прототипы уникальных ядерных батареек, срок службы которых составляет более пятидесяти лет.
Американский стартап показал «вечную» ядерную батарейку
Таким образом им удалось значительно увеличить энергетическую плотность аккумулятора. Она может выдавать небольшое количество энергии, но беспрерывно на протяжении 20 лет. Или же он может питать датчик температуры где-нибудь в Арктике или других труднодоступных местах с суровыми условиями.
А используемый изотоп «никель-63» не имеет сопутствующего гамма-излучения. Так что сами батарейки не излучают и совершенно безопасны. Чтобы компенсировать малую мощность природного бета-распада, физики используют импульсный режим с накоплением заряда.
В этом случае удается обеспечить непрерывную мощность электрического тока 10-100 нановатт с каждого кубического сантиметра устройства. Такой мощности достаточно для питания, например, кардиостимулятора.
Одна из бомб была на основе урана, другая — плутониевая. В Союзе, оказавшемся в этой гонке позади, в 1946 году в закрытом городке Челябинске-40 его называли самым охраняемым городом в регионе создали предприятие по производству урана и плутония, годных для применения в ядерном оружии. Репутация редкого металла быстро начала ассоциироваться с возможностью нанести военным противникам удары, стирающие с лица земли целые города. Плутоний прочно ассоциировался со смертоносным оружием массового поражения.
Но все же у изотопов были слишком разные свойства: 238-й не годился для применения в бомбах. Напротив, чем выше его содержание в «оружейном» 239-м изотопе, тем хуже — эффективность 239-го падает. Если совсем упростить, — 238-й не способен взрываться. Ученые начали обнаруживать интересные свойства. Кену и Джону повезло — в их распоряжении было передовое оборудование и другие мощности, которые использовали для разработки ядерного оружия во время холодной войны. Установка работала на принципе распада радиоактивного элемента — он нагревался до высоких температур, просто существуя.
Так, один грамм оксида плутония-238 238-PuO2 генерирует 0,5 ватта тепловой энергии. Если ее перевести в электрическую, то получим «батарейку». У каждого изотопа на один или несколько электронов больше, чем нужно. И они, в зависимости от своей структуры, рано или поздно стремятся «отдать» лишнее. При этом выделяется тепло, его и переводили в электрическую энергию. Как пустить тепло по электрическим проводам?
На тот момент уже были известны разные методы. Термоэлектрический — если спаять два провода из разных металлов и нагревать один из них, то по ним пойдет ток. Позже появился термофотоэлектрический — улавливать «детектором» в инфракрасном спектре фотоны. Или даже термоэлектрический конвертер, начинка которого из расплавленных солей натрия и серы при нагреве тоже даст электричество. В общем, перевод энергии из одного вида в другую не был проблемой. Период полураспада — срок жизни изотопов.
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». Северный морской путь — судоходный маршрут и главная морская коммуникация в российской Арктике.
Российские учёные создали прототип ядерной батарейки, которую можно не заряжать годами
| Вечный заряд: российские ученые создают батарейку, способную работать десятилетиями | Атомная термоэлектрическая станция (АТСТ) малой мощности "Елена-М", разработанная в Национальном исследовательском центре "Курчатовский институт", и РИА Новости. |
| Почему ядерные батарейки так и не стали популярны? История почти забытой технологии | В 2016 году учёные уже сообщали о разработке прототипа ядерной батарейки на основе никеля-63. |
Российская «атомная батарейка» способна проработать 20 лет!
| Китай представил ядерную батарейку размером с монету, которой хватит на 50 лет | Ученые НИЯУ МИФИ вплотную подошли к созданию ядерной батарейки принципиально нового типа. |
| 80 лет без подзарядки: в России создали атомную батарею | Ядерная батарейка работает на изотопе никель-63. |
Российские ученые создали атомную батарейку с зарядом на 20 лет
| 80 лет без подзарядки: в России создали атомную батарею | Но учёные уверяют: когда атомная батарейка выйдет на массовое производство, её стоимость существенно снизится и она станет доступна многим потребителям. |
| Как делают ядерные батарейки и зачем они нужны | В России представили прототипы уникальных ядерных батареек, срок службы которых составляет более пятидесяти лет. |
| Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии | РБК Тренды | Новости / Батарейки и аккумуляторы. Российские ученые создали атомную батарейку, которая способна работать до 20 лет. |
| Что за ядерную батарейку создали российские учёные? | Про супер-долгую атомную батарейку с повышенной в 10 раз мощностью". |
Ядерное питание: российские учёные создали атомную батарейку повышенной мощности
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.
В процессе окисления этих плёнок на металлическом ядре образуется оксидная оболочка, что увеличивает эффективность источника питания. Кроме того, никель-63 испускает мягкое бета-излучение, поэтому для него легко создать физическую защиту. Это делает применение никеля-63 достаточно доступным. Ранее телеканал «Санкт-Петербург» сообщил , что китайская компания BOE представила на Европейской выставке профессионального аудиовизуального оборудования уникальный монитор, который позволяет видеть 3D-изображения без очков.
Эти графитовые блоки используются в процессе ядерного расщепления, позволяя контролировать цепную реакцию, которая даёт постоянный источник тепла. Это тепло потом используется, чтобы превратить воду в пар, которое потом крутит турбины, чтобы сделать электричество. Ядерные электростанции производят ядерные отходы, которые необходимо безопасно утилизировать. Надо просто подождать, чтобы эти отходы перестали быть радиоактивными. К сожалению, это занимает тысячи и миллионы лет. Это также требует очень много денег, чтобы контролировать безопасность в течение этих многих лет. Так как мы используем графитовые реакторы, Англия создала 95000 тон графитовых блоков содержащих радиацию.
Этот графит только один из форм углерода, простой и стабильный элемент, но если положить эти блоки в высоко радиоактивное место, то тогда часть углерода превращается в углерод14. Углерод14 может превратиться обратно в обычный углерод12 когда её дополнительная энергия уйдет. Но это очень долгий процесс потому что период полураспада углерода14 составляет 5730 лет. Это значит, что возможно убрать большинство радиации нагревая их - большинство радиации выходит как газ, который потом может быть собран. Оставшиеся графитовые блоки все-равно радиоактивны, но не так сильно, это значит, что утилизировать их будет проще и дешевле. Радиоактивный углерод14 в форме газа, может быт переделан при низких давлениях и высоких температурах в алмаз - это еще одна форма углерода. Искусственные алмазы, сделанные из радиоактивного углерода, излучают поток бета-излучения, которое может создать электрический ток.
Это дает нам ядерную энергию алмазной батареи. Там нет движущейся частей, ее не надо обслуживать, алмаз просто производит электричество.
Батарейку можно применять в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах, а также в труднодоступных или абсолютно не доступных местах: в космосе, под водой, в высокогорных районах. В настоящий момент разработчики завершают процедуру международного патентования изобретения, а само устройство уже признано зарубежными экспертами.
Батарейка для Севморпути будет работать на плутонии-238
Как будто концепции ядерных батарей недостаточно, есть и более эксцентричная идея — создавать батареи из искусственных наноалмазов. Новости энергетики. Рубрики. Российские специалисты разработали "атомную батарейку", имеющую повышенную мощность. Ученые российской атомной отрасли вплотную приблизились к созданию так называемого бета-вольтаического источника питания на основе радиоактивного изотопа никель-63.
Почему не делают смартфоны и ноутбуки на атомных батарейках? И могут ли они появиться в будущем?
Такая атомная батарейка будет экологически безопасна и безвредна для человека за счёт производимого мягкого бета-излучения (и отсутствия опасной гаммы). Российские учёные из НИТУ "МИСиС" создали атомную батарейку, способную прослужить до 50 лет. Российские учёные из НИТУ "МИСиС" создали атомную батарейку, способную прослужить до 50 лет. Атомная батарея Nickel-63 diamond β-volt представляет собой алмазный полупроводниковый преобразователь и лист никеля-63 толщиной 2 мкм, уложенный слоями. Уникальность атомной батарейки еще и в размере. В сравнении с литий-ионными аккумуляторами, батарейка на основе никеля-63 в 30 раз компактнее.
Российские ученые создали батарейку, работающую 100 лет
Позже появился термофотоэлектрический — улавливать «детектором» в инфракрасном спектре фотоны. Или даже термоэлектрический конвертер, начинка которого из расплавленных солей натрия и серы при нагреве тоже даст электричество. В общем, перевод энергии из одного вида в другую не был проблемой. Период полураспада — срок жизни изотопов. У 238-го он 87,7 лет. Через этот срок в килограмме лишь половина вещества останется изотопом, а остальная часть избавится от «лишних» электронов и в данном случае превратится в уран-234. Через еще 87,7 лет останется лишь 250 граммов. Не получится загрузить на борт космического аппарата десяток батареек и менять их по мере надобности — они все начинают работу еще до того, как их подключают к системе. Постоянное уменьшение количества радиоактивного топлива означает и уменьшение тепла и электричества. Но не все так плохо.
В космосе не только светло, но и темно В батарейках на основе диоксида плутония-238 увидели смысл в космической промышленности. Например, на околоземной орбите спутнику достаточно солнечных батарей размером с 4 парковочных места. Для полета к Марсу понадобится вдвое большая площадь. К Юпитеру — еще увеличить раз в 8. Чем дальше от Солнца летит космический аппарат, тем меньше и меньше и меньше эффективность солнечных батарей. Поскольку абсолютно все тепло от работающей установки невозможно поглотить и передать на провода, она ощутимо нагревалась. Для космических аппаратов это оказалось даже плюсом — абсолютный минус черного межпланетного пространства уже не страшен. РИТЭГ давал спутникам и электричество, и тепло. Кстати, в фантастическом фильме «Марсианин» Ридли Скотта главный герой ищет решение — ему нужно поехать на ровере на большое расстояние.
Чтобы не замерзнуть по ночам в зависимости от удаленности от полюсов температура там составляет от -80 С до -135 С , он берет с собой в путь небольшой РИТЭГ. А еще он первым сделал снимки спутников Юпитера и Сатурна. Стоит рассмотреть миссию «Кассини-Гюйгенс» — она проработала почти 20 лет, передала без малого полмиллиона снимков и 635 гигабайт разных данных.
Так как алмаз самое твердое вещество на свете, то ни какое другое вещество не может дать такую защиту для радиоактивного углерода14. Поэтому снаружи можно обнаружить очень маленькое количество радиации. Но это почти то же самое количество радиации, сколько выделяет банан, так что оно совсем безопасно. Эти бриллиантовые батареи будут лучше всего использованы там, где нельзя менять обычные батарей. Например в спутниках для космических исследований или для имплантированных устройств, таких как кардиостимуляторы. Мы просим всех отправлять свои предложения на diamondbattery.
Разработка этой новой технологии решила бы много проблем, например: ядерного мусора, чистого электричества и увеличения срока службы батарей. Это перенесет нас в "бриллиантовый век" производства энергии. Очень красивая концепция ученых из Бристоля 2016 года и очень скромная коробочка Росатома возможно? Сложно будет уговорить людей ходить с Фукусимой в кармане, даже если за это начнут доплачивать. Эффективность мирного атома вызывают сомнения, так как в цену условно дешевой атомной энергии не включается стоимость техногенных последствий. Поэтому некоторые страны, в том числе Германия и Япония приняли решение полностью отказаться от использования атома в энергетике. Ведь развивая возобновляемые источники энергии, можно не только полностью отказаться от атомной энергии, но и создать высокотехнологическую отрасль с миллионами высококвалифицированных рабочих мест. Подводя итог, мы, скорее всего, имеем очередную технодурилку типа " Супераккумулятор ", а не прорывное "изобретение" бриллиантового века. Другими словами, применять мирный атом в микроэнергетике - это что свинью брить - визгу много, а шерсти мало!
В перспективе новинку можно будет применять как источник питания в том числе и аварийный , а также датчик температуры, в разного плана устройствах, эксплуатация которых подразумевается в труднодоступных и удаленных местах с экстремальными температурами - космос, высокогорье, большие водные глубины. Сейчас отечественные разработчики занимаются получением международного патента на свое изобретение, которое, нужно отметить, признали ведущие мировые эксперты, а в Research and Markets российский "МИСиС" назвали одним из основных участников глобальной отрасли бетавольтаических батарей.
В этой системе увеличен токовый сигнал, поскольку регенерация вторичных электронов происходит внутри наноструктурированных плёнок никеля. В процессе окисления этих плёнок на металлическом ядре образуется оксидная оболочка, что увеличивает эффективность источника питания.
Кроме того, никель-63 испускает мягкое бета-излучение, поэтому для него легко создать физическую защиту. Это делает применение никеля-63 достаточно доступным.