Vědci z Rosatomu se přiblížili k vytvoření jedinečné „jaderné baterie. Jaderná baterie v moderním světě Kde se používají jaderné baterie

Nakonec se Rosatom rozsvítil na našem bateriovém poli a ukázal se na fóru Atomexpo-2017 jaderná baterie s životností nejméně 50 let. Při této významné příležitosti zvážíme vyhlídky na použití mírumilovného atomu pro mobilní zařízení.

Atomová (jaderná) baterie - je to stále baterie, nikoli baterie, protože je to ze své podstaty jednorázový zdroj elektrického proudu bez možnosti dobíjení. Navzdory tomu je představivost veřejnosti aktivně vzrušována vyhlídkou na použití atomových baterií v mobilních zařízeních. Ale nejdřív.

Co přesně představil Rosatom na fóru? Generální ředitel FSUE NII NPO Luch Pavel Zaitsev uvedl, že předložený zdroj, pracující na izotopu Ni63, je schopen po dobu 50 let produkovat 1mkW s napětím 2V. Pavel Zaitsev mluví upřímně o skromných voltampérových charakteristikách se zaměřením na dlouhou životnost. Pravděpodobně pouze z osobní skromnosti uvedl generální ředitel FSUE „NII NPO Luch“ v technických charakteristikách pouze sílu, a ne obecně přijímanou kapacitu. Tomu však nebudeme přikládat velký význam a jednoduše vypočítáme kapacitu:

C \u003d 0,000001 W * 50 let * 365 dní * 24 hodin / 2V \u003d 219mA

Ukazuje se, že kapacita jaderné baterie, velikost malé univerzální baterie, je jako lithium-polymerová (Li-Pol) baterie pro bluetooth sluchátka! Pavel Zaitsev předpokládá použití své jaderné baterie v kardiologii, což vzhledem k tak velké velikosti vyvolává velké pochybnosti. Možná lze tuto jadernou baterii považovat za nějaký druh prototypu pro výrobu elektřiny z izotopů, ale Rosatom bude muset baterii tisíckrát zmenšit, aby odpovídala moderním kardiostimulátorům.

Vůbec není spokojen s náklady jaderná baterie - ředitel státního unitárního podniku oznámil cenu izotopu niklu v dolarech (!) 4000 USD / gram. Znamená to, že hlavní součást bude zakoupena v zahraničí v Rusku? Kolik gramů je potřeba k výrobě jedné baterie? Současně bylo zjištěno, že by byly vyžadovány také diamantové prvky (není také jasné, kolik?), Ale jejich cena (již v rublech) se pohybuje od 10 000 do 100 000 rublů za kus. Jaké budou celkové náklady na takovou baterii? Kardiostimulátory v Rusku jsou instalovány v rámci povinného zdravotního pojištění zdarma v případě nouze nebo v případě, že existuje kvóta. Pokud je kvóta nedostatečná a kardiostimulátory zahraniční výroby, pacienti musí platit samostatně. Budou jaderné baterie instalovány na úkor rozpočtu MHI, nebo si je budou muset starší lidé zakoupit samostatně? Kdyby si vedení Rosatomu pamatovalo, že ruští důchodci žijí v režimu „ve dne i v noci“, pravděpodobně by si uvědomili tu směšnou disonanci mezi životem a náklady vesmírné služby. To naznačuje, že respektovaný Pavel Zaitsev aktivně asimiluje prostředky přidělené na výzkum a vývoj, aniž by vůbec přemýšlel o koncových uživatelích. Uživatelé sociálních sítí hodnotí „vynález“ Rosatomu obdobně:

Je stěží možné jej kdekoli použít. Jsem si více než jistý, že rozpočet byl zvládnut jako vždy, část byla vynaložena na prezentaci a samotný produkt nikdo nikdy neuvidí :)

Deklarovaná životnost (50 let), jak jsme uhodli, je přesně poloviční než poločas Ni 63 (100 let). Vědci z University of Bristol používají ve svém koncepčním videu stejnou logiku. Na rozdíl od baterie Rosatom používá atomová baterie Bristol izotop C 14 a může vydržet 5730 let! Na univerzitě v Bristolu opravdu zapomněli rozdělit na 2, ale 2865 let je pro kardiostimulátor příliš mnoho. Jedinečnost Bristolského konceptu spočívá ve skutečnosti, že problém jaderného odpadu je řešen zpracováním na jaderné baterie.

Pokud pečlivě posloucháte a překládáte text tohoto videa, zjistíte mnohem zajímavější informace. Nejprve je podrobně popsán původ izotopu C 14.

Od roku 1940 vyrobila Anglie mnoho jaderných reaktorů pro vědecké, vojenské a civilní účely. Všechny tyto reaktory používají jako palivo uran a vnitřek reaktoru je tvořen grafitovými bloky. Tyto grafitové bloky se používají v procesu štěpení jader k řízení řetězové reakce, při které vzniká stálý zdroj tepla. Toto teplo se pak používá k přeměně vody na páru, která pak přeměňuje turbíny na elektřinu. Jaderné elektrárny produkují jaderný odpad, který musí být bezpečně zlikvidován. Musíte počkat, až tento odpad přestane být radioaktivní. Bohužel to trvá tisíce a miliony let. To také vyžaduje spoustu peněz na sledování bezpečnosti v průběhu let. Protože používáme grafitové reaktory, Anglie vytvořila 95 000 tun grafitových bloků obsahujících záření. Tento grafit je pouze jednou formou uhlíku, jednoduchým a stabilním prvkem, ale pokud tyto bloky umístíte na vysoce radioaktivní místo, pak se část uhlíku přemění na uhlík 14. Uhlík 14 se může přeměnit zpět na normální uhlík 12, když zmizí jeho energie navíc. Je to ale velmi dlouhý proces, protože uhlík 14 má poločas rozpadu 5730 let.

Vědci z Cabotova institutu na univerzitě v Bristolu nedávno prokázali, že uhlík 14 je koncentrován v blocích zářením zvenčí. To znamená, že je možné odstranit většinu záření jejich zahřátím - většina záření vychází jako plyn, který lze následně sbírat. Zbývající grafitové bloky jsou stále radioaktivní , ale ne tolik, to znamená, že bude jednodušší a levnější se jich zbavit. Radioaktivní uhlík 14 ve formě plynu lze za nízkých tlaků a vysokých teplot přeměnit na diamant - to je další forma uhlíku. Umělé diamanty vyrobené z radioaktivního uhlíku, emitují proud beta záření, které může vytvářet elektrický proud. To nám dává jadernou energii diamantové baterie. Aby byla pro naše použití bezpečná, je pokryta vrstvou neradioaktivního diamantu, který úplně absorbuje veškeré záření a přeměňuje ho na elektřinu téměř o 100%. žádné pohyblivé části, žádná údržba, diamant jen vyrábí elektřinu. Vzhledem k tomu, že diamant je nejtvrdší látkou na světě, žádná jiná látka nemůže poskytnout takovou ochranu radioaktivnímu uhlíku 14. Proto lze venku detekovat velmi malé záření. Ale toto je téměř stejné množství záření, jaké vydává banán, takže je to naprosto bezpečné. Jak jsme řekli, pouze polovina uhlíku 14 se rozpadá každých 5730 let, což znamená, že naše diamantová baterie má úžasnou životnost - bude vybita o 50% pouze v 7746. Tyto diamantové baterie se nejlépe používají tam, kde nelze vyměnit běžné baterie. Například v satelitech pro průzkum vesmíru nebo pro implantovaná zařízení, jako jsou kardiostimulátory.

Žádáme všechny, aby své návrhy zaslali na #diamondbattery. Vývoj této nové technologie by vyřešil mnoho problémů, jako je jaderný odpad, čistá elektřina a delší životnost baterie. Tím se dostáváme do „diamantového věku“ výroby energie.

Velmi krásný koncept vědců z Bristolu v roce 2016 a velmi skromná krabice Rosatomu se mohou (?) Jednoho dne vyvinout do diamantových elektráren, nikoli však jaderných baterií pro mobilní zařízení. Bude těžké přesvědčit lidi, aby chodili s Fukušimou v kapse, i když za to začnou platit.

Použití atomu pro mírové účely je jednou z kontroverzních otázek naší doby, vzhledem k tomu, že energetický průmysl je nejvíce monopolizovaným odvětvím ekonomiky, když daně a poplatky představují více než 90% ceny elektřiny KW. Účinnost mírumilovného atomu je sporná, protože cena relativně levné atomové energie nezahrnuje náklady na následky způsobené člověkem. Některé země, včetně Německa a Japonska, se proto rozhodly zcela upustit od používání atomu v energii. Koneckonců, rozvoj obnovitelných zdrojů energie může nejen úplně opustit jadernou energii, ale také vytvořit high-tech průmysl s miliony vysoce kvalifikovaných pracovních míst.

Abychom to shrnuli, s největší pravděpodobností máme další technoduril typu superakumulátoru, nikoli průlomový „vynález“ Diamond Age. Jinými slovy, použití mírumilovného atomu v mikroenergii je jako holení prasete - spousta skřípění, ale málo vlny!

V současné době věda postupuje a rozvíjí se. K dnešnímu dni již byla vynalezena jaderná baterie. Takový zdroj energie může vydržet až 50 a někdy až 100 let. Vše záleží na velikosti a druhu použité radioaktivní látky.

První prohlášení o výrobě jaderné baterie učinil Rosatom. V roce 2017 představila tato společnost na výstavě prototyp.

Vědci byli schopni optimalizovat vrstvy jaderné baterie, která využívá k výrobě elektřiny rozpad beta izotopu 63 niklu.

1 gram této látky obsahuje 3300 milliwatt hodin.

Princip fungování atomové baterie

Výroba energie je založena na chemické reakci využívající různé typy izotopů. Během beta rozpadu vzniká elektrický potenciál. A to dává proud.

Jsou jaderné baterie nebezpečné?

Vývojáři tvrdí, že tyto baterie jsou pro běžné občany zcela bezpečné. A to vše proto, že design pouzdra je vyroben důkladně.

Je známo, že beta záření poškozuje tělo. Ale ve vytvořené jaderné baterii je měkká a bude absorbována uvnitř energetického prvku.

V současné době odborníci identifikují několik průmyslových odvětví, ve kterých se plánuje využití ruské jaderné baterie A123:

1. Lék.
2. Kosmický průmysl.
3. Průmysl.
4. Doprava.

Kromě těchto oblastí lze nové trvalé zdroje energie použít i v jiných.

Pros jaderné baterie

Existuje řada pozitivních vlastností:

• Trvanlivost. Mohou pracovat až 100 000 let.
• Schopnost odolat kritickým teplotám.
• Jejich malá velikost jim umožní přenosnost a použití v kompaktní technologii.

Nevýhody silné baterie

• Složitost výroby.
• Existuje radiační riziko. Zvláště pokud je pouzdro poškozené.
• Vysoká cena. Jedna jaderná baterie může stát od 500 000 do 4 500 000 rublů.
• K dispozici úzkému okruhu lidí.
• Malý sortiment.

Výzkum a vývoj jaderných baterií provádějí nejen velké společnosti, ale také běžní studenti. V Tomsku tedy student vyvinul vlastní baterii na jadernou energii, která může fungovat bez dobíjení asi 12 let. Práce podle vynálezu je založena na rozpadu tritia. Taková baterie časem nemění své vlastnosti.

Jaderná baterie pro smartphone

Pro rok 2019 se vyrábějí zdroje jaderné energie pro telefony. Vypadají, jak je znázorněno na obrázku níže.

Připomínají jakýsi mikroobvod, který se vkládá do speciálních konektorů v mobilním telefonu. Taková baterie může fungovat 20 let. Po celou dobu navíc nemusí být účtována. To je možné díky procesu štěpení jader. Je pravda, že takový zdroj energie může mnohé vyděsit. Koneckonců každý ví, že záření je škodlivé a ničí tělo. A jen málo lidí by rádo nosilo takový telefon po celý den.

Podle vědců je ale taková jaderná baterie zcela bezpečná. Protože se jako účinná látka používá tritium. Jeho záření, které se objevuje během rozpadu, je neškodné. Ve tmě můžete vidět práci tritia na křemenných hodinkách. Baterie vydrží mráz při minus 50 stupních. Funguje také stabilně při plus 150 C 0. Zároveň v její práci nebylo zaznamenáno žádné zaváhání.

Není to špatné mít takovou baterii po ruce alespoň k dobití telefonu běžnou baterií.

Napětí takové baterie se pohybuje od 0,8 do 2,4 voltu. Generuje také od 50 do 300 nano ampérů. A to vše se děje již 20 let.

Kapacita se vypočítá takto: C \u003d 0,000001 W * 50 let * 365 dní * 24 hodin / 2V \u003d 219mA

V tuto chvíli má baterie hodnotu 1 122 $. Pokud se přepočte do rublů při aktuálním směnném kurzu (65,42), bude to 73 400 rublů.

Kde se používají jaderné baterie?

Oblast použití je prakticky stejná jako u běžných baterií. Používají se v:

• Mikroelektronika.
• Senzory tlaku a teploty.
• Implantáty.
• Jako energetická banka pro lithiové články.
• Identifikační systémy.
• Hodin.
• Paměť SRAM.
• Pro napájení procesorů s nízkou spotřebou, jako je FPGA, ASIC.

Nejsou to jediná zařízení v budoucnu, jejich seznam se výrazně rozšíří.

Jaderná baterie Nickel 63 a její vlastnosti

Tento zdroj atomové energie vyrobený na 63 izotopech může vydržet až 50 let. Funguje to kvůli beta voltaickému efektu. Skoro to vypadá jako fotoelektrický efekt. V něm jsou páry elektronových děr v krystalové mřížce polovodiče vytvářeny působením rychlých elektronů nebo beta částic. A s fotoelektrickým efektem se objevují pod vlivem fotonů.

Atomová baterie na niklu 63 je vyráběna procesem ozařování cílů z niklu 62 v reaktoru. Výzkumník Gavrilov tvrdí, že to trvá asi 1 rok. Potřebné cíle jsou již k dispozici v Zheleznogorsku.

Pokud porovnáme nové ruské jaderné baterie na bázi niklu 63 s lithium-iontovými bateriemi, budou 30krát menší.

Odborníci tvrdí, že tyto zdroje energie jsou pro člověka bezpečné, protože emitují slabé paprsky beta. Kromě toho nevycházejí, ale zůstávají uvnitř zařízení.

Takové napájení je v současné době ideální pro lékařské kardiostimulátory. Vývojáři ale nemluví o nákladech. Ale můžete to vypočítat bez nich. 1 gram Ni-63 v současné době stojí asi 4000 $. Odtud můžeme vyvodit závěr, že plnohodnotná baterie bude vyžadovat spoustu peněz.

Nikl 63 se těží z diamantů. Aby však byl tento izotop získán, bylo nutné vytvořit novou technologii pro řezání odolného diamantového materiálu.

Jaderná baterie se obecně skládá z vysílače a sběrače oddělených speciálním filmem. Když se radioaktivní prvek rozpadne, uvolní beta záření. Výsledkem je jeho kladný náboj. Během této doby je kolektor nabit záporně. Poté se objeví potenciální rozdíl a vytvoří se elektrický proud.

Ve skutečnosti je naše atomová baterie vrstvený koláč. Mezi 200 tunami diamantových polovodičů je 200 zdrojů energie vyrobených z niklu 63. Výška zdroje energie je asi 4 mm. Jeho hmotnost je 250 miligramů. Malá velikost je velkým plusem pro ruskou atomovou baterii.

Je těžké najít správné rozměry. Velká tloušťka izotopu nedovolí elektronům, které se v něm objevují, uniknout. Malá tloušťka není výhodná, protože se snižuje počet beta rozpadů za jednotku času. Je to stejné s tloušťkou polovodiče. Baterie funguje nejlépe, když jsou izotopy silné asi 2 mikrony. Diamantový polovodič je 10 mikronů.

To, co se vědcům v tuto chvíli podařilo dosáhnout, však není limit. Výfuk lze zvýšit nejméně třikrát. To znamená, že jaderná baterie může být 3krát levnější.

Jaderná baterie na uhlíku 14 pracuje 100 let

Tato atomová baterie má oproti jiným zdrojům energie záření následující výhody:

1. Láce.
2. Ekologická čistota.
3. Dlouhodobá práce až 100 let.
4. Nízká toxicita.
5. Bezpečnost.
6. Je schopen pracovat v extrémních teplotních podmínkách.

Radioaktivní izotop uhlíku 14 má poločas rozpadu 5700 let. Je absolutně netoxický a má nízké náklady.

Nejen Spojené státy a Rusko, ale i další země aktivně pracují na modernizaci jaderné baterie! Vědci se naučili pěstovat film na karbidovém substrátu. Výsledkem bylo, že substrát zlevnil až stokrát. Taková struktura je odolná vůči záření, díky čemuž je tento zdroj energie bezpečný a odolný. Použitím karbidu křemíku v jaderných bateriích je možné dosáhnout jeho provozu při teplotě 350 stupňů Celsia.

Vědcům se tak podařilo vytvořit atomovou baterii vlastníma rukama!

Po půl století se snaží vyvinout beta-voltaické baterie - zdroj energie nové generace, ale nikdo dosud nedosáhl průmyslové výroby. Výplň baterie, izotop nikl-63, se v přírodě nevyskytuje: lze ji vyrábět pouze uměle.
V některých zemích, například ve Spojených státech, přišly s technologiemi, které umožňují získat nikl, ale pouze s nízkým obohacením - s obsahem 63. izotopu asi 20%. Nemůžete s ním vyrobit efektivní jadernou baterii. Podniky Rosatom dosáhly obohacování více než 80%.
Ruská jaderná baterie je společným projektem MCC, řady dalších průmyslových podniků a Akademie věd. „V rámci spolupráce existuje několik úkolů, z nichž hlavní je systémová integrace,“ řekl „SR“ Dmitrij Druz, zástupce vedoucího technického oddělení MCC. "Nyní probíhá řada vývojových prací na technologii získávání niklu s vysokým obohacením v 63. izotopu a řada prací na vytvoření prototypu baterie."
Princip fungování jaderné baterie je založen na beta-voltaickém jevu: beta záření z radioaktivního izotopu niklu se pomocí polovodiče přeměňuje na elektrickou energii. Analog fotoelektrického jevu s tím rozdílem, že tvorba párů elektronů a děr v krystalové mřížce polovodiče probíhá pod vlivem beta částic (rychlých elektronů), nikoli fotonů.
„Baterie založená na izotopu niklu 63 se v zásadě skládá ze čtyř částí: polovodičového převaděče beta záření vyzařovaného ultratenkou vrstvou vysoce obohaceného izotopu niklu 63, stykačů baterie a miniaturního uzavřeného pouzdra,“ říká Dmitrij Druz.

TECHNICKÉ CHARAKTERISTIKY ZDROJE

100 μW / cm

SPECIFICKÁ SÍLA

16,6,2 mm

ROZMĚRY

\u003e 50 let

ŽIVOT

20 %

První vzorek jaderné baterie v těžební a chemické kombinaci bude přijat koncem roku 2016 - začátkem roku 2017. Z hlediska tvaru a rozměrů jsou zdroje přizpůsobeny pro baterie třídy microwatt, zejména pro neuro- a kardiostimulátory. V budoucnu budou vlastnosti a vlastnosti produktu záviset na aplikaci a požadavcích zákazníků. "Může to být obvyklý tvarový faktor -" pilulky "nebo miniaturní prstové baterie nebo mikrominiaturní tvarové faktory," uvádí Dmitry Druz.

Průlomová technologie - předstihuje všechny dnes známé západní analogy, ani jeden krok, ale několik kroků. K realizaci projektu je nutné řešit zásadní a aplikované vědecké problémy, stejně jako aplikovat průmyslové technologie Rosatomu, které opět obcházely západní. A to vše jako celek, jak očekáváme, umožní vytvořit jedinečný produkt do začátku příštího roku. Petr Gavrilov, generální ředitel těžebního a chemického kombinátu

V důsledku zájmu o nový produkt se v tisku objevily publikace o vývoji dalších organizací.
Tým vědců z MISIS, TISNUM, MIPT a NPO Luch tak vytvořil prototyp nového převaděče energie pro ionizující záření izotopu niklu-63. Ale to není jaderná baterie, ale jaderný generátor. Vedoucí výzkumného týmu, vedoucí katedry materiálových věd o polovodičích a dielektrikách MISiS, profesor Yuriy Parkhomenko, komentuje: „Čelili jsme zásadně odlišnému úkolu - vývoji radiačně stimulovaného mechanoelektrického generátoru střídavého napětí fungujícího na úkor energie ionizujícího záření izotopu niklu-63.
Srdcem této baterie je konzola, tenká deska vyrobená z piezokrystalického lithium niobátu se strukturou bidomény. Energie uvolněná v izotopu niklu-63 během rozpadu beta se převádí na energii mechanických vibrací piezokrystalického konzoly, která se zase převádí na střídavé napětí na elektrodách.
Jak beta-voltaické, tak mikroelektromechanické zdroje (analogické s vývojem MISiS a partnerů) se objevily před více než 10 lety, ale všem chybí účinnost a síla, kterou může nikl s vysokým obohacením poskytnout. Jak poznamenává Dmitrij Druz, již v současné fázi výzkumu a vývoje je jasné, že baterie MCC překoná všechny vzorky baterií, které využívají energii beta rozpadu niklu-63. "Náš zdroj má několik výhod, a to jak z hlediska účinnosti a výkonu, tak z hlediska velikosti a jednoduchosti." Může být použit v nejextrémnějších podmínkách, “zdůraznil Dmitrij Druz.
Jaderná baterie pod značkou Rosatom se brzy stane realitou a existují všechny důvody domnívat se, že tento produkt změní nejen domácí, ale i světový trh.

Potenciální spotřebitelé
Lékařské kardiostimulátory používají plutonium-238 jako zdroj energie a trvají přibližně 10 let. Výměna kardiostimulátorů je složitá operace; s jadernou baterií nebude deimplantace nutná po dobu 50 let. V jaderném průmyslu mohou být jaderné baterie instalovány do snímačů teploty a záření. Jaderné baterie se stanou nepostradatelnou součástí sítí autonomních navigačních zařízení, telemetrických systémů a online monitorování široké škály parametrů. S třeskem budou dlouho běžící zdroje vítány tvůrci různých podvodních systémů, dobyvateli severu, vojenským průmyslem.
Výroba
Nikl-63 je čistý zdroj energie: měkké beta záření není doprovázeno škodlivým gama zářením. Poločas rozpadu je 100 let. K výrobě izotopu jsou zapotřebí dva stupně obohacování: nejprve v odstředivkách pro nikl-62, poté po obohacení a izolaci pro nikl-63.
Do každého domu?
Kdo z nás nechce, aby smartphony, počítače nebo tablety vydržely 50 let bez nabíjení? Z bezpečnostního hlediska neexistují žádné překážky: beta záření niklu-63 je absorbováno pouzdrem baterie. Existuje však obava, že se najdou lidé ochotní baterii rozebrat. A pak to může mít negativní důsledky. V přístupu běžného spotřebitele k jaderným bateriím a generátorům je ještě jedna překážka - cena. Díky komplexní technologii získávání 1 g niklu-63 to stojí stovky tisíc rublů. Přestože baterie potřebuje mnohem méně než gram, je drahá. Když však bude produkt testován ve znalostně náročných průmyslových odvětvích s vysokou technologií, poptávka poroste, poté začne průmyslová výroba niklu-63 a náklady budou mnohem nižší. Důležitá otázka: jak naložit s kompaktními zdroji jaderné energie? "Optimální je předat je ke zpracování, aby se získal nerozpadlý izotop," říká Dmitry Druz, zástupce vedoucího technického oddělení MCC.

Napájecí zdroj lze použít také v medicíně

Rosatom představil na IX fóru „Atomexpo-2017“ jeden z nejnovějších vývojů - jadernou baterii založenou na radioaktivním izotopu niklu-63. Unikátní napájecí zdroj lze použít v medicíně a vesmíru, což šetří náklady na vybavení v řádu milionů dolarů. Zároveň má výstavní model miniaturní rozměry - pouze 1 kubický centimetr a jeho životnost je nejméně 50 let.

"Jednoduše řečeno, jedná se o jadernou baterii a z vědeckého hlediska jde o zdroj beta záření, který se skládá z beta-voltaického článku a polovodičového převodníku na bázi diamantu." Nikl-63 v přírodě neexistuje, získává se ozařováním neutronem přírodního izotopu niklu-62 v jaderném reaktoru s dalším radiochemickým zpracováním a separací v plynových odstředivkách, "- uvedl v rozhovoru pro MK, zástupce vedoucího laboratoře Vědecko-výzkumného ústavu" Luch " vědecké oddělení "Rosatomu" Alexander Pavkin. Poznamenal, že díky vlastnostem niklu-63 je baterie velmi pohodlná, kompaktní a hlavně bezpečná baterie se specifickým výkonem 1 mikrowatt a napětím 2 volty. Specialista vysvětlil bezpečnost takového zdroje energie tím, že nikl-63 je považován za „měkký“ beta emitor, protože v jeho případě neexistuje neutronové nebo gama záření a beta elektrony jsou zcela absorbovány převodníkem a jsou pro člověka zcela neškodné.

V takovém případě lze výkon baterie zvýšit nebo snížit na základě potřeb: čím větší rozměry, tím větší výkon. Podle Pavkina stačí 1 mikrowatt energie k použití baterie v kardiostimulátoru nebo neurostimulátoru. Specialista také dodal, že kromě medicíny mohou být tyto zdroje energie použity v astronautice, stejně jako baterie v těžko přístupných oblastech a extrémních podmínkách.

Náklady na tak úžasnou baterii je stále obtížné vypočítat: vše závisí na požadavcích zákazníka na jeho kapacitu. V každém případě však použití takového prvku velmi rychle vrátí jeho pořizovací náklady. „Pro srovnání: k vyslání 1 kg vodičů do vesmíru potřebujeme 1 milion dolarů, pokud je nahradíme bezdrátovým zdrojem energie, výhody jsou zřejmé,“ uvedl zástupce společnosti Rosatom.

Vývoj byl prováděn společně Výzkumným ústavem "Luch" se sídlem v Podolsku ve spolupráci s Technologickým institutem pro superhardové a nové uhlíkové materiály (TISNUM, Troitsk). Baterie je v současné době prototypem, ale Rosatom se již připravuje na uvedení zařízení do sériové výroby. Jak poznamenal Alexander Pavkin, o vývoj projevilo zájem mnoho společností a potenciálních investorů, kteří se seznámili se vzorkem na výstavě. Rosatom plánuje se svým vynálezem vstoupit na domácí i zahraniční trh. Zástupci státní korporace poznamenávají, že díky inovativním vlastnostem bude cena nového produktu velmi konkurenceschopná a umožní mu získat popularitu nejen v Rusku, ale i na Západě.

Jak poznamenávají vědci a odborníci, použití zdrojů energie na bázi niklu-63 vytvoří předpoklady pro technologický průlom v mnoha oblastech. V průmyslu mohou být tyto prvky použity v senzorech pro sledování stavu budov, potrubí, jsou užitečné pro zajištění provozu elektrických zařízení, včetně projektů pro rozvoj Arktidy, pro zajištění provozu vesmírných technologií a robotiky. Sériová výroba nových zdrojů umožní vytvořit novou řadu zařízení v mikroelektronice, zejména autonomní mikroprocesorová digitální zařízení se zabudovaným napájecím zdrojem. Rusko je zároveň inovátorem ve výrobě vysoce obohaceného niklu-63: nepoužívá se v žádné jiné zemi.

V podniku státní korporace „Rosatom“ „Těžba a chemická kombinace“ (Těžba a chemická kombinace, Zheleznogorsk, území Krasnojarsk) se přeměna (přeměna) plynu obohaceného na cílový izotopový nikl-63 (Ni-63) do formy vhodné pro depozici na polovodičový převodník pro získání prototypu zdroje energie. Oznámil to agentuře RIA Novosti zástupce tiskové služby společnosti.

V tuto chvíli se očekává dodávka vhodných komponent pro ukládání Ni-63 a finální montáž prototypu „jaderné baterie“.

Princip fungování beta-voltaických zdrojů elektřiny je založen na přeměně energie radioaktivního beta rozpadu na elektřinu pomocí polovodičového převaděče. Díky vlastnostem niklu-63 je velmi vhodnou základnou pro miniaturní, bezpečné a bezúdržbové beta-voltaické napájecí zdroje s dlouhou životností (minimálně 50 let) a vysokou hustotou výkonu až 100 mikrowattů na kubický centimetr. Tyto napájecí zdroje lze použít v těžko přístupných oblastech a v extrémních podmínkách. Z hlediska bezpečnosti pro spotřebitele je výhodou niklu-63 to, že se jedná o takzvaný „měkký“ emitor beta, takže záření je zcela chráněno pouzdrem na baterii.

Baterie na bázi niklu-63. Foto: YouTube

Nikl-63 v přírodě neexistuje, proto se získává ozářením přírodního izotopu niklu-62 neutrony v jaderném reaktoru s dalším radiochemickým zpracováním a separací v plynových odstředivkách.

Těžba a chemická kombinace působí jako systémový integrátor projektu. MCC organizovalo práci ve dvou směrech: získání vysoce obohaceného izotopu Ni-63 a vytvoření speciální struktury pro polovodičový převodník. Projekt zahrnuje podniky Rosatom s jedinečnými kompetencemi. Za obohacení niklu v izotopu Ni-63 je odpovědný zejména elektrochemický závod (Zelenogorsk na území Krasnojarsk, který je součástí palivové společnosti Rosatom TVEL). Poslední fáze, montáž prototypového zdroje energie, proběhne v MCC.

Jak uvedl zástupce tiskové služby MCC, konstrukce polovodičového měniče je založena na novém designu, který kvalitativně zvyšuje účinnost všech komponent. Podle odborníků vytvářejí napájecí zdroje založené na vysoce obohaceném Ni-63 as novým designem převaděče průlomovou platformu pro navrhování nových generací zařízení v oblasti kybernetiky a umělé inteligence. Jedná se o nový typ přístroje, který vytvoří základ pro novou architekturu elektronických zařízení.