Kärntunnor och utsikter för deras användning
Nyligen visas ofta nyhetsrapporter om att ryska specialister från Rosatom-institut har bemästrat produktionen av kärnbatterier. En del av informationen om frisättning av element baserat på tekniken för radioaktivt sönderfall av nickel-63. Andra - om teknik baserad på tritiums förfallsenergi. Det finns också sådana prototyper:
Prototyper på utställningen 2017 Spänning 2 V. Arbetstiden är 50 år. Nickel-63 har en halveringstid på 100 år. De där. teoretiskt kan batteriet vara längre än 50 år.
Energin för dessa element kommer från beta-förfallet hos den radioaktiva isotopen nickel-63. Det är icke-penetrerande strålning från elektroner. Du kan gömma dig från den med ett papper. Därför är en radioaktiv källa i ett tunt metallfodral inte farligt. Elektroner fångas upp av antingen kol eller kisel.
Om vi pratar om egenskaperna och strukturen hos ett sådant element, så är här diagrammet:
1 gram av ämnet släpper ut 3,3 W * h el. Kostnaden för artikeln är $ 4000. Läs mer om hur Ni-63-isotopen erhålls här: https://wiolowan.livejournal.com/23640.html
Utformningen av ett kärnbatteri på Ni-63:
Det finns också nyhetsartiklar om att Rosatom bedriver forskning och utveckling inom teknikområdet för kärnbatterier baserade på tritium (H-3 är en tung isotop av väte). Tritium har också betastrålning. Men halveringstiden är bara 12,5 år. Därför kan ett kärnbatteri av tritium endast ta 10-12 år. Vidare sjunker hennes spänning dramatiskt.
I USA finns det också utveckling av kärnbatterier som skapats med tritiumteknologi:
CityLabs NanoTritium-kärnbatteri skapades 2018. Spänning: 0,75 V. Effekt 75 nW. Tillverkad i ett paket med LCC68 och LCC 44 mikrokretsar. Kostnaden är $ 1200.
Utbudet av applikationer för sådana batterier är stort: mikroelektronik, implantat, sensorer etc. Och det verkar som att det vävjer utsikterna till den närmaste framtiden, när sådana eller mycket kraftfullare element kommer att installeras i telefoner eller andra enheter. Och de behöver inte debiteras på tio år.
Dessa idéer för långvariga batterier har varit hos ingenjörer för 50 år eller mer sedan:
Här är ett exempel på ett plutonium-238-driven pacemakerbatteri från 1974 (det radioaktiva elementet har tagits bort på det andra fotot):
Det finns väldigt lite plutonium i enheten - bara 0,2 gram. Men hans arbete räcker i tiotals år. Användning av plutonium är för närvarande förbjudet för att förhindra skapandet av kärnvapen.
Troligtvis tillåter världsorganisationer som IAEA (International Atomic Energy Agency) utveckla endast lågeffektiva elektriska källor med radioisotoper för detaljhandelns konsumtionsmarknad beta-sönderfall. Och det mest tillgängliga elementet är tritium. Denna gas säljs även i nyckelkedjor, som tänds konstant i minst tio år:
Nyckelringen är fylld med självlysande gas med tillsatt tritium. Betaförfall gör att gasen lyser. Det finns flera färgalternativ. Alternativ länk på aliexpress
Några bilder:
Betta-strålning tränger inte in i glaset. Strålningen förblir inuti. Sådan fungerar bakgrundsbelysningen länge.
Om vi generellt tittar på utsikterna för användning av kärnbatterier kommer de på grund av deras låga effekt och fortfarande höga används inom ett mycket specialiserat område endast inom kardiologi (pacemakers), mikroelektronik (sensorer, minnesströmförsörjning och andra chips) av dyra enheter. Naturligtvis kommer sådan elektronik också att användas i astronautik.
När det gäller användning av teknik i konsumentelektronik (telefoner, surfplattor, ultrabooks), tills dess att kärnbatterier faller i pris till prisnivån för ett processorchip kommer deras användning att vara begränsad. Det är ingen mening att använda den för laddning (mikroeffekt och mindre). Men som en strålkastare för något viktigt - en intressant idé.
Naturligtvis skulle jag vilja ha bärbara kärnbatterier i vardagen som filmhjälten Tony Stark från filmen "Iron Man" (men på en hylla eller i en bil). Förresten, ett intressant futuristiskt scenario. Om det fanns sådana radioisotopbatterier med en elektrisk effekt på minst 1000 W * h, kan de användas för att ladda batterierna i elektriska fordon på natten (eller under parkering). Och bilarna skulle bli helt autonoma.
Men på celler som använder beta-förfall är sådana kraftfulla batterier fysiskt omöjliga. Tja, mer kraftfulla reaktorer får helt enkelt inte användas av vanliga medborgare. Även om det finns sådana reaktorer. Och det finns en objektiv anledning till detta. Jag pratar om det i nästa artikel.
***
Prenumerera till kanalen, lägg till den i dina webbläsares bokmärken (Ctrl + D). Det finns mycket intressant information framöver.