Народные новости ►
Новости других СМИ
Loading...
Loading...
Новости России и мираРаздел создан специально для тех, кому интересно, что происходит в стране и мире, у кого есть собственная позиция по вопросам повестки дня.

То, что происходит в России и мире, касается каждого из нас!
Lord_of_water
0 701 1 03:57, 05 августа 2015

Атомные батарейки

Ядерную батарейку, способную работать автономно на протяжении 12 лет, разработал аспирант Дмитрий Прокопьев из политехнического университета в Томске.

По словам Дмитрия: «В герметичный корпус, заполненный тритием, помещают арсенид-галлиевый 3D-детектор, преобразующий энергию бета-частиц, испускаемых тритием, в электрический ток. В детекторе создано огромное количество колодцев. Общая поверхность колодцев в сотни раз превосходит площадь детектора, и за счет этого ядерная батарейка может быть эффективной».
Мощность у такого элемента питания небольшая, поэтому использоваться он может пока лишь в электронных устройствах с небольшим энергопотреблением. Например, в кардиостимуляторах и другой медицинской технике.

Подобные ядерные батарейки уже существуют, однако работают они гораздо меньше. За счет использования кремниевого детектора, теряющего свои свойства под действием радиации уже через три года, срок использования таких батареек ограничен.
Новые прототипы детекторов, которые взяты за основу ядерных батареек, уже прошли успешные испытания в Новосибирском институте Ядерной физики имени Будкера и в Сибирском физико- техническом институте Томского государственного университета.
Дмитрий Прокопьев получил медаль имени Альфреда Нобеля за три изобретения. Медалью Нобеля Российская академия естествознания (РАЕ) награждает ученых за вклад в развитие изобретательства. Были были отмечены три патента Прокопьева. Кроме ядерной батарейки это различные конструкции детекторов для маммографии, которые используются для ранней диагностики рака молочной железы. Для детекторов молодой ученый использовал полупроводник — арсенид галлия, который используется для создания сверхвысокочастотных приборов.
Дмитрий Прокопьев, который сейчас параллельно учится в Миланском политехническом университете, также работает над новыми видами ракетного топлива. Программа рассчитана на три года, часть ее он будет проходить в лаборатории в Томске.
В США, Канаде и Великобритании есть компании, которые уже выпускают аналогичные девайсы, как они их называют — Betavoltaics, например — http://www.citylabs.net/ Флорида, США. Учитывая фактический запрет на поставки нам высокотехнологичной продукции, проще иметь дело в канадцами, которые не так строго подходят к этому вопросу)
Батарея может выдерживать температуру от −50 ℃ до +150 ℃, нет обычных ограничений и по давлению — по высоте.
Один такой аккумулятор способен выдавать от 0.8 до 2.4В и от 50 до 300 наноАмпер в течении 20 лет.
Стоимость аккумулятора составляет 1122 $
Немного о терминах.
Понятие «ядерная энергия» имеет несколько значений: это может быть альфа-распад, бета-распад, гамма-распад, ядерное расщепление тяжелых элементов, термоядерный синтез легких элементов. Во всех этих процессах выделяется ядерная энергия. Если альфа- и бета-распад, тогда установки, преобразующие ядерную энергию этих процессов, уже созданы. Установки на гамма-распаде и термоядерном синтезе легких элементов мне не известны, скорее всего их пока нет.
Агрегаты, преобразующие ядерную энергию расщепления тяжелых элементов напрямую в электричество, также созданы и называются атомные батареи.Выполняется использование ядерной радиации для получения тепловой энергии, которая затем генерирует электричество (термоэлектрические и термоэмиссионные источники). Но кпд их не велик, порядка 2.5-3%. Дело в том, что в атомных батареях в электричество преобразуется потенциальная энергия осколков деления, которая в общем энергобалансе составляет 5-7%.
Разработанная Лос-Аламосской Национальной Лабораторией (spin-off Hyperion Power Generation Inc.), ядерная батарея (ядерный аккумулятор) — размером с холодильник, по сравнению с традиционным ядерным реактором. Она производит 25 мегаватт электроэнергии,— что достаточно для питания в небольших городах с менее чем 20 000 домами, а также военных баз, операций по добыче испокаемых, опреснительных установок и даже коммерческих судов, в том числе и круизных лайнеров.
А вот кинетическую энергию (порядка 70-80% общего энергобаланса) на практике пока никто в электричество преобразовать не может.
Почему на практике? Потому что в теории эта проблема уже решена. О способе прямого электроионизационного преобразования ядерной энергии в электричество: суть способа такова. Когда ядро урана или плутония разваливается на осколки, эти осколки являются не нейтральными частицами, а многозарядными ионами. Величина их заряда составляет около +20 (двадцатикратно ионизированные). Следовательно, при движении в газовой среде такой осколок будет производить ионизацию встречающихся на своем пути молекул и атомов газа. И львиная доля кинетической энергии осколка уйдет на ионизацию. Если этот газ мы поместим в электрическое поле, тогда положительные ионы будут двигаться в одном направлении и оседать на одном электроде, а электроны и отрицательные ионы будут двигаться в противоположном направлении и оседать на другом электроде. Между электродами возникает разность потенциалов. И при их соединении по цепи пойдет ток.
Расчеты показали, что при удельном энерговыделении 2 МВт/куб.метр (это характерно для газоохлаждаемых ядерных реакторов), давлении смеси UF6+He порядка 50 атм и входной температуре 400 градусов Цельсия кпд такого способа может достигать 40-50%. Конечно, наложение внешнего электрического поля на частично ионизованный газ и движение отрицательных и положительных зарядов газа в разных направлениях сопровождается затратами энергии.
Но, как оказалось, эти затраты при правильно выбранных условиях не превышают 3-5% от общего энерговыделения.
Атомные батареи, ядерные батареи, тритиевые батареи и радиоизотопные — все они используют излучения радиоактивных изотопов для генерации электричества.
По сравнению с другими аккумуляторами они очень дорогие, но имеют чрезвычайно длительный срок службы и высокую плотность энергии, и поэтому они в основном используются в качестве источников питания для оборудования, которое должно работать без присмотра на длительное время.

Комментировать1 Мне это интересно0
Последние комментарии (всего 1)Комментировать
  • Профиль пользователя ['NAME']
    05 августа 2015 в 04:00
    уже атомные батарейки изобрели а вы всё спите
Оставить комментарий
Ознакомиться с Правилами общения на портале «МОЁ! Online»
ПОСЛЕДНИЕ СООБЩЕНИЯ (Я — репортер)
ЕЩЁ