Nukleare tønder og udsigter til deres anvendelse

For nylig vises der ofte nyhedsrapporter om, at russiske specialister fra Rosatom-institutter har mestret produktionen af ​​nukleare batterier. En del af oplysningerne om frigivelse af elementer baseret på teknologien til radioaktivt henfald af nikkel-63. Andre - om teknologi baseret på tritiums forfaldsenergi. Der er også sådanne prototyper:

Prototyper på udstillingen i 2017 Spænding 2 V. Arbejdstiden er 50 år. Nickel-63 har en halveringstid på 100 år. De der. teoretisk set kan batteriet vare mere end 50 år.

Energien til disse grundstoffer kommer fra beta-henfaldet af den radioaktive isotop nikkel-63. Det er ikke-gennemtrængende stråling fra elektroner. Du kan gemme dig for det med et stykke papir. Derfor er en radioaktiv kilde i et tyndt metalhus ikke farligt. Elektroner fanges af enten kulstof eller silicium.

Hvis vi taler om egenskaberne og strukturen af ​​et sådant element, så er diagrammet:

1 gram af stoffet frigiver 3,3 W * h elektricitet. Omkostningerne ved varen er $ 4000. Læs mere om, hvordan Ni-63-isotopen opnås her: https://wiolowan.livejournal.com/23640.html

Designet af et nukleart batteri på Ni-63:

Der er også nyhedsartikler, som Rosatom udfører forskning og udvikling inden for teknologier til atombatterier baseret på tritium (H-3 er en tung isotop af brint). Tritium har også betastråling. Men halveringstiden er kun 12,5 år. Derfor kan et tritium-nukleart batteri kun vare 10-12 år. Yderligere falder hendes spænding dramatisk.

I USA er der også udvikling af nukleare batterier oprettet ved hjælp af tritium-teknologi:

CityLabs 'NanoTritium-nukleare batteri blev oprettet i 2018. Spænding: 0,75 V. Effekt 75 nW. Produceret i LCC68 og LCC 44 mikrokredsløb. Omkostningerne er $ 1200.

Rækken af ​​applikationer til sådanne batterier er bred: mikroelektronik, implantater, sensorer osv. Og det ser ud til at det væver udsigten til den nærmeste fremtid, når sådanne eller meget mere kraftfulde elementer vil blive installeret i telefoner eller andre enheder. Og de skal ikke opkræves i 10 år.

Disse ideer til langvarige batterier har været hos ingeniører for 50 år eller mere siden:

Her er et eksempel på et 1974-plutonium-238-drevet pacemakerbatteri (det radioaktive element er fjernet på det andet billede):

Der er meget lidt plutonium i enheden - kun 0,2 gram. Men hans arbejde er nok i ti år. Brug af plutonium er i øjeblikket forbudt for at forhindre udvikling af atomvåben.

Mest sandsynligt vil verdensorganisationer som IAEA (International Atomic Energy Agency) tillade det udvikle kun til energiforbrugsmarkedet med lav effekt elektriske kilder med radioisotoper på beta henfald. Og det mest tilgængelige element er tritium. Denne gas sælges selv i nøgleringe, som konstant lyser i mindst 10 år:

Nøgleringe er fyldt med selvlysende gas tilsat tritium. Beta-henfald får gassen til at gløde. Der er flere farveindstillinger. Alternativ link på aliexpress

Nogle fotos:

Betta-stråling trænger ikke ind i glasset. Strålingen forbliver indeni. Sådan fungerer baggrundsbelysningen i lang tid.

Hvis vi generelt ser på udsigterne til brug af nukleare batterier, vil de på grund af deres lave strøm og stadig høje omkostninger være bruges kun i et meget specialiseret område inden for kardiologi (pacemakere), mikroelektronik (sensorer, hukommelsesstrømforsyning og andre chips) af dyre enheder. Naturligvis vil sådan elektronik også blive brugt i astronautik.

Hvad angår brugen af ​​teknologi i forbrugerelektronik (telefoner, tablets, ultrabooks), så indtil nukleare batterier falder i pris til en processorchips pris, vil deres anvendelse være begrænset. Det giver ingen mening at bruge det til genopladning (mikroeffekt og mindre). Men som et fokus på noget vigtigt - en interessant idé.

Selvfølgelig vil jeg gerne have bærbare nukleare batterier i hverdagen som filmhelt Tony Stark fra filmen "Iron Man" (men på en hylde eller i en bil). Forresten et interessant futuristisk scenario. Hvis der var sådanne radioisotopbatterier med en elektrisk effekt på mindst 1000 W * h, kan de bruges til at genoplade batterierne i elektriske køretøjer om natten (eller under parkering). Og bilerne ville blive helt autonome.

Men på celler, der bruger beta-henfald, er sådanne stærke batterier fysisk umulige. Nå, mere magtfulde reaktorer vil simpelthen ikke være tilladt for almindelige borgere at bruge. Selvom der er sådanne reaktorer. Og der er en objektiv grund til dette. Jeg vil tale om det i den næste artikel.

***

Abonner til kanalen, tilføj den til dine browserbogmærker (Ctrl + D). Der er meget interessant information fremad.