Kjernefat og utsikter for deres bruk

Nylig har det ofte dukket opp nyhetsrapporter om at russiske spesialister fra Rosatom-institutter har mestret produksjonen av kjernefysiske batterier. En del av informasjonen om frigjøring av elementer basert på teknologien for radioaktivt forfall av nikkel-63. Andre - om teknologi basert på forfallsenergien til tritium. Det er også slike prototyper:

Prototyper på utstillingen i 2017 Spenning 2 V. Arbeidstiden er 50 år. Nickel-63 har en halveringstid på 100 år. De. teoretisk kan batteriet vare i mer enn 50 år.

Energien til disse elementene kommer fra beta-forfallet til den radioaktive isotopen nikkel-63. Det er ikke-gjennomtrengende stråling fra elektroner. Du kan gjemme deg for det med et stykke papir. Derfor er en radioaktiv kilde i et tynt metallhus ikke farlig. Elektroner fanges opp av enten karbon eller silisium.

Hvis vi snakker om egenskapene og strukturen til et slikt element, så er diagrammet:

1 gram av stoffet frigjør 3,3 W * t elektrisitet. Kostnaden for varen er $ 4000. Les mer om hvordan Ni-63-isotopen oppnås her: https://wiolowan.livejournal.com/23640.html

Utformingen av et kjernefysisk batteri på Ni-63:

Det er også nyhetsartikler om at Rosatom forsker og utvikler innen teknologi for atombatterier basert på tritium (H-3 er en tung isotop av hydrogen). Tritium har også betastråling. Men halveringstiden er bare 12,5 år. Derfor kan et tritium-kjernefysisk batteri bare vare 10-12 år. Videre synker spenningen hennes dramatisk.

I USA er det også utvikling av kjernefysiske batterier opprettet ved hjelp av tritium-teknologi:

CityLabs 'NanoTritium-kjernefysiske batteri ble opprettet i 2018. Spenning: 0,75 V. Effekt 75 nW. Produsert i en pakke med LCC68 og LCC 44 mikrokretsløp. Kostnaden er $ 1200.

Utvalget av applikasjoner for slike batterier er bredt: mikroelektronikk, implantater, sensorer osv. Og det virker som det vevder utsiktene til den nærmeste fremtiden, når slike eller mye kraftigere elementer vil bli installert i telefoner eller andre enheter. Og de vil ikke trenge å bli belastet på 10 år.

Disse ideene for langvarige batterier har vært i tankene til ingeniører for 50 eller flere år siden:

Her er et eksempel på et plutonium-238-drevet pacemakerbatteri fra 1974 (det radioaktive elementet er fjernet på det andre bildet):

Det er veldig lite plutonium i enheten - bare 0,2 gram. Men arbeidet hans er nok i flere tiår. Bruk av plutonium er for tiden forbudt for å forhindre utvikling av atomvåpen.

Mest sannsynlig vil verdensorganisasjoner som IAEA (International Atomic Energy Agency) tillate det utvikle for forbruksmarkedet kun elektriske kilder med lav effekt med radioisotoper på beta-forfall. Og det mest tilgjengelige elementet er tritium. Denne gassen selges selv i nøkkelringer, som kontinuerlig lyser i minst 10 år:

Nøkkelringen er fylt med selvlysende gass tilsatt tritium. Betaforfall får gassen til å gløde. Det er flere fargevalg. Alternativ lenke på aliexpress

Noen bilder:

Betta-stråling trenger ikke inn i glasset. Strålingen forblir inne. Slik fungerer bakgrunnsbelysningen lenge.

Hvis vi generelt ser på utsiktene for bruk av kjernefysiske batterier, vil de gjøre det på grunn av deres lave strøm og fortsatt høye kostnader brukes i et høyt spesialisert område bare innen kardiologi (pacemakere), mikroelektronikk (sensorer, minnestrømforsyning og andre brikker) av dyre enheter. Selvfølgelig vil slik elektronikk også brukes i astronautikk.

Når det gjelder bruk av teknologi i forbrukerelektronikk (telefoner, nettbrett, ultrabooks), så til kjernefysiske batterier faller i pris til prisnivået på en prosessorbrikke, vil deres bruk være begrenset. Det gir ingen mening å bruke den til lading (mikroeffekt og mindre). Men som et søkelys på noe viktig - en interessant idé.

Selvfølgelig vil jeg gjerne ha bærbare kjernefysiske batterier i hverdagen som filmhelten Tony Stark fra filmen "Iron Man" (men i en hylle eller i en bil). Forresten, et interessant futuristisk scenario. Hvis det var slike radioisotopbatterier med en elektrisk effekt på minst 1000 W * t, kan de brukes til å lade batteriene til elektriske kjøretøyer om natten (eller under parkering). Og bilene ville bli helt autonome.

Men på celler som bruker beta-forfall er slike kraftige batterier fysisk umulige. Vel, kraftigere reaktorer vil rett og slett ikke være tillatt for vanlige borgere å bruke. Selv om det er slike reaktorer. Og det er en objektiv grunn til dette. Jeg snakker om det i neste artikkel.

***

Abonnere til kanalen, legg den til nettleserens bokmerker (Ctrl + D). Det er mye interessant informasjon fremover.