Oamenii de știință din Rosatom s-au apropiat de crearea unei „baterii nucleare” unice. Bateria nucleară în lumea modernă Unde sunt folosite bateriile nucleare

În cele din urmă, Rosatom s-a aprins pe câmpul nostru de baterii, prezentându-se la forumul Atomexpo-2017 baterie nucleară cu o durată de viață de cel puțin 50 de ani. Folosind această ocazie semnificativă, vom lua în considerare perspectivele de utilizare a atomului pașnic pentru dispozitive mobile.

Baterie atomică (nucleară) - aceasta este încă o baterie, nu o baterie, deoarece este, prin definiție, o sursă de curent electric de unică folosință, fără posibilitatea reîncărcării. În ciuda acestui fapt, imaginația publicului este în mod activ încântată de perspectiva utilizării bateriilor atomice pe dispozitivele mobile. Dar mai întâi lucrurile.

Ce anume a prezentat Rosatom la forum? Directorul general al FSUE NII NPO Luch, Pavel Zaitsev, a declarat că sursa prezentată, care operează pe izotopul Ni63, este capabilă să producă 1mkW cu o tensiune de 2V timp de 50 de ani. Pavel Zaitsev vorbește destul de sincer despre caracteristicile modeste de curent-tensiune, concentrându-se pe o durată lungă de viață. Probabil, doar din modestie personală, directorul general al FSUE NII NPO Luch a indicat în caracteristicile tehnice doar puterea și nu capacitatea general acceptată. Dar nu vom acorda prea multă importanță acestui lucru și vom calcula pur și simplu capacitatea:

C \u003d 0,000001W * 50 de ani * 365 de zile * 24 de ore / 2V \u003d 219mA

Se pare că capacitatea unei baterii nucleare, de mărimea unei baterii mici universale, este la fel ca o baterie litiu-polimer (Li-Pol) pentru căști bluetooth! Pavel Zaitsev își asumă utilizarea bateriei sale nucleare în cardiologie, ceea ce ridică mari îndoieli având în vedere o dimensiune atât de mare. Poate că această baterie nucleară poate fi văzută ca un fel de prototip pentru generarea de electricitate din izotopi, dar Rosatom va trebui să micșoreze bateria de mii de ori pentru a se potrivi cu stimulatoarele cardiace moderne.

Deloc mulțumit de cost baterie nucleară - directorul unei întreprinderi unitare de stat a anunțat prețul izotopului de nichel în dolari (!) 4000USD / gram. Aceasta înseamnă că componenta principală va fi achiziționată în străinătate în Rusia? Câte grame sunt necesare pentru a face o baterie? În același timp, s-a observat că ar fi necesare elemente de diamant (de asemenea, nu este clar cât?), Dar al căror cost (deja în ruble) variază de la 10.000 la 100.000 de ruble pe bucată. Care va fi costul total al unei astfel de baterii? Pacemaker-urile din Rusia sunt instalate gratuit în cadrul poliței de asigurare medicală obligatorie în caz de urgență sau dacă există o cotă. În cazul unei cote insuficiente și pentru stimulatoare cardiace fabricate în străinătate, pacienții trebuie să plătească independent. Vor fi instalate baterii nucleare în detrimentul bugetului MHI sau va trebui ca persoanele în vârstă să le cumpere separat? Dacă conducerea Rosatom și-ar aminti că pensionarii ruși trăiesc într-un mod „stand by day and night”, probabil că și-ar fi dat seama de această disonanță ridicolă între viața spațială și cost. Acest lucru sugerează că respectatul Pavel Zaitsev asimilează activ fondurile alocate pentru cercetare și dezvoltare fără să se gândească deloc la utilizatorii finali. Utilizatorii rețelelor sociale oferă o evaluare similară a „invenției” lui Rosatom:

Este greu de folosit oriunde. Sunt mai mult decât sigur că bugetul a fost stăpânit, ca întotdeauna, o parte din el a fost cheltuită pentru prezentare și nimeni nu va vedea niciodată produsul în sine :)

Durata de viață declarată (50 de ani), după cum am ghicit, este exact jumătate din timpul de înjumătățire al Ni 63 (100 de ani). Oamenii de știință de la Universitatea din Bristol folosesc aceeași logică în conceptul lor video. Spre deosebire de bateria Rosatom, bateria atomică Bristol folosește izotopul C 14 și poate dura 5730 de ani! La Universitatea din Bristol au uitat cu adevărat să se împartă la 2, dar 2865 de ani sunt prea mulți pentru un stimulator cardiac. Unicitatea conceptului Bristol constă în faptul că problema deșeurilor nucleare este rezolvată prin prelucrarea acestora baterii nucleare.

Dacă ascultați cu atenție și traduceți textul acestui videoclip, veți descoperi informații mult mai interesante. În primul rând, originea izotopului C 14 este descrisă în detaliu.

Din 1940, Anglia a fabricat multe reactoare nucleare în scopuri științifice, militare și civile. Toate aceste reactoare folosesc uraniu ca combustibil, iar interiorul reactorului este realizat din blocuri de grafit. Aceste blocuri de grafit sunt utilizate în procesul de fisiune nucleară pentru a controla reacția în lanț care produce o sursă constantă de căldură. Această căldură este apoi utilizată pentru a transforma apa în abur, care apoi transformă turbine pentru a produce electricitate. Centralele nucleare generează deșeuri nucleare care trebuie eliminate în siguranță. Trebuie doar să așteptați ca aceste deșeuri să nu mai fie radioactive. Din păcate, acest lucru durează mii și milioane de ani. De asemenea, necesită mulți bani pentru a monitoriza securitatea de-a lungul anilor. De când folosim reactoare de grafit, Anglia a creat 95.000 de tone de blocuri de grafit care conțin radiații. Acest grafit este doar o formă de carbon, un element simplu și stabil, dar dacă puneți aceste blocuri într-un loc extrem de radioactiv, atunci o parte din carbon este transformat în carbon 14. Carbonul 14 se poate transforma înapoi în carbonul normal 12 când energia sa suplimentară dispare. Dar acesta este un proces foarte lung, deoarece carbonul 14 are un timp de înjumătățire de 5730 de ani.

Oamenii de știință de la Institutul Cabot de la Universitatea din Bristol au demonstrat recent că carbonul 14 este concentrat în blocuri prin radiații din exterior. Aceasta înseamnă că este posibil să se elimine cea mai mare parte a radiației încălzindu-le - cea mai mare parte a radiației este eliberată ca gaz care poate fi apoi colectat. Blocurile de grafit rămase sunt încă radioactive. , dar nu atât de mult, înseamnă că va fi mai ușor și mai ieftin să le eliminați. Carbonul radioactiv 14 sub formă de gaz, poate fi transformat la presiuni scăzute și la temperaturi ridicate în diamant - aceasta este o altă formă de carbon. Diamantele artificiale fabricate din carbon radioactiv, emite un flux de radiații beta, care poate crea un curent electric. Acest lucru ne oferă energia nucleară a bateriei cu diamant. Pentru a-l face sigur pentru utilizarea noastră, este acoperit cu un strat de diamant neradioactiv, care absoarbe complet toată radiația și o transformă în electricitate cu aproape 100%. fără piese în mișcare, nu este necesară întreținerea, diamantul generează doar electricitate. Deoarece diamantul este cea mai dură substanță din lume, nicio altă substanță nu poate oferi o astfel de protecție pentru carbonul radioactiv 14. Prin urmare, foarte puține radiații pot fi detectate în exterior. Dar aceasta este aproape aceeași cantitate de radiație pe care o dă o banană, deci este complet sigură. După cum am spus, doar jumătate din carbonul 14 se descompune la fiecare 5730 de ani, ceea ce înseamnă că bateria noastră cu diamante are o durată de viață uimitoare - va fi descărcată cu 50% numai în 7746. Aceste baterii diamantate vor fi utilizate cel mai bine acolo unde bateriile convenționale nu pot fi înlocuite. De exemplu, în sateliți pentru explorarea spațiului sau pentru dispozitive implantate, cum ar fi stimulatoarele cardiace.

Rugăm toată lumea să trimită sugestiile lor la #diamondbattery. Dezvoltarea acestei noi tehnologii ar rezolva multe probleme, cum ar fi deșeurile nucleare, electricitatea curată și durata de viață mai lungă a bateriei. Acest lucru ne va duce în „epoca diamantului” producției de energie.

Un concept foarte frumos al oamenilor de știință de la Bristol în 2016 și o cutie foarte modestă de Rosatom pot (?) Se vor transforma într-o zi în centrale electrice diamantate, dar nu și baterii nucleare pentru dispozitive mobile. Va fi dificil să îi convingi pe oameni să meargă cu Fukushima în buzunar, chiar dacă încep să plătească suplimentar pentru asta.

Utilizarea atomului în scopuri pașnice este una dintre problemele controversate ale timpului nostru, având în vedere că industria energetică este cea mai monopolizată ramură a economiei, când impozitele și taxele reprezintă mai mult de 90% din prețul energiei electrice KW. Eficiența atomului pașnic este discutabilă, deoarece prețul energiei atomice relativ ieftine nu include costul consecințelor provocate de om. Prin urmare, unele țări, inclusiv Germania și Japonia, au decis să abandoneze complet utilizarea atomului în energie. La urma urmei, prin dezvoltarea de surse regenerabile de energie, nu numai că se poate abandona complet energia nucleară, ci se poate crea și o industrie de înaltă tehnologie cu milioane de locuri de muncă înalt calificate.

Pentru a rezuma, cel mai probabil avem un alt „Superkumulator” de tip technodurilka și nu o „invenție” descoperitoare a Epocii Diamantelor. Cu alte cuvinte, utilizarea unui atom pașnic în microenergie este ca și bărbieritul unui porc - o mulțime de țipete, dar puțină lână!

În acest moment, știința progresează și se dezvoltă. Până în prezent, o baterie nucleară a fost deja inventată. O astfel de sursă de energie poate dura până la 50 și, uneori, până la 100 de ani. Totul depinde de mărime și de ce fel de substanță radioactivă este utilizată.

Prima afirmație despre producerea unei baterii nucleare a fost făcută de Rosatom. În 2017, această companie a prezentat un prototip la expoziție.

Cercetătorii au reușit să optimizeze straturile unei baterii nucleare care utilizează degradarea beta a izotopului nichel 63 pentru a genera electricitate.

1 gram din această substanță conține 3300 de miliwatt-oră.

Principiul de funcționare al unei baterii atomice

Producția de energie se bazează pe o reacție chimică folosind diferite tipuri de izotopi. Un potențial electric este creat în timpul decăderii beta. Și acest lucru dă curent.

Bateriile nucleare sunt periculoase?

Dezvoltatorii susțin că astfel de baterii sunt complet sigure pentru cetățenii obișnuiți. Și totul pentru că designul carcasei este realizat în mod solid.

Se știe că radiația beta dăunează corpului. Dar în bateria nucleară creată, aceasta este moale și va fi absorbită în interiorul elementului energetic.

În acest moment, experții identifică mai multe industrii în care este planificată utilizarea bateriei nucleare Rusia A123:

Medicament.
Industria spațială.
Industrie.
Transport.

În plus față de aceste zone, noi surse de energie durabile pot fi utilizate în altele.

Avantajele unei baterii nucleare

Există o serie de calități pozitive:

Durabilitate. Pot lucra până la 100.000 de ani.
Capacitatea de a rezista la temperaturi critice.
Mărimea lor redusă le va permite să fie portabile și utilizate în tehnologia compactă.

Contra unei baterii puternice

Complexitatea producției.
Pericol de radiație prezent. Mai ales dacă carcasa este deteriorată.
Cost ridicat. O baterie nucleară poate costa de la 500.000 la 4.500.000 de ruble.
Disponibil pentru un cerc restrâns de oameni.
Mic sortiment.

Cercetarea și dezvoltarea bateriilor nucleare sunt efectuate nu numai de companiile mari, ci și de studenții obișnuiți. Deci, la Tomsk, un student și-a dezvoltat propria baterie, pe energie nucleară, care poate funcționa fără reîncărcare timp de aproximativ 12 ani. Lucrarea invenției se bazează pe degradarea tritiului. O astfel de baterie nu își schimbă caracteristicile în timp.

Baterie nucleară pentru smartphone

Pentru 2019, se produc surse de energie nucleară pentru telefoane. Arată așa cum se arată în imaginea de mai jos.

Ele seamănă cu un fel de microcircuit care este introdus în conectorii speciali ai unui telefon mobil. O astfel de baterie poate funcționa timp de 20 de ani. Mai mult, în tot acest timp nu trebuie să fie taxat. Acest lucru este posibil datorită procesului de fisiune nucleară. Este adevărat, o astfel de sursă de energie îi poate speria pe mulți. La urma urmei, toată lumea știe că radiațiile sunt dăunătoare și distrug corpul. Și puțini oameni vor dori să poarte un astfel de telefon lângă ei pe tot parcursul zilei.

Dar, potrivit oamenilor de știință, o astfel de baterie nucleară este complet sigură. Deoarece tritiul este utilizat ca substanță activă. Radiațiile sale, care apar în timpul decăderii, sunt inofensive. Puteți vedea opera tritiului pe un ceas din cuarț strălucind în întuneric. Bateria rezistă înghețului la minus 50 de grade. De asemenea, funcționează stabil la plus 150 C 0. În același timp, nu s-a remarcat nicio ezitare în munca ei.

Nu este rău să ai o astfel de baterie la îndemână cel puțin pentru a reîncărca telefonul cu o baterie obișnuită.

Tensiunea unei astfel de baterii variază între 0,8 - 2,4 volți. De asemenea, generează de la 50 la 300 nano amperi. Și toate acestea se întâmplă de 20 de ani.

Capacitatea este calculată după cum urmează: C \u003d 0,000001W * 50 de ani * 365 de zile * 24 de ore / 2V \u003d 219mA

În acest moment, bateria este evaluată la 1.122 USD. Dacă este tradus în ruble la cursul de schimb actual (65,42), atunci acesta va fi de 73,400 ruble.

Unde se folosesc bateriile nucleare?

Domeniul de aplicare este practic același cu cel al bateriilor convenționale. Acestea sunt utilizate în:

Microelectronică.
Senzori de presiune și temperatură.
Implanturi.
Ca bancă de putere pentru celulele de litiu.
Sisteme de identificare.
Ore.
Memorie SRAM.
Pentru alimentarea procesoarelor de consum redus, cum ar fi FPGA, ASIC.

Acestea nu sunt singurele dispozitive din viitor, lista lor se va extinde semnificativ.

Bateria nucleară nichel 63 și caracteristicile sale

Această sursă de energie atomică, realizată pe 63 de izotopi, poate dura până la 50 de ani. Funcționează datorită efectului beta voltaic. Aproape pare un efect foto electric. În el, perechile de găuri electronice din rețeaua cristalină a unui semiconductor sunt create sub acțiunea electronilor rapizi sau a particulelor beta. Și cu efectul fotoelectric, acestea apar sub influența fotonilor.

Bateria atomică pe nichel 63 este produsă prin procesul de iradiere a țintelor din nichel 62 din reactor. Cercetătorul Gavrilov susține că aceasta durează aproximativ 1 an. Țintele necesare sunt deja disponibile în Zheleznogorsk.

Dacă comparăm noile baterii nucleare rusești pe nichel 63 cu bateriile litiu-ion, acestea vor fi de 30 de ori mai mici.

Experții spun că aceste surse de energie sunt sigure pentru oameni, deoarece emit raze beta slabe. În plus, acestea nu ies, ci rămân în interiorul dispozitivului.

O astfel de sursă de alimentare este în prezent perfectă pentru stimulatoarele cardiace medicale. Dar dezvoltatorii nu vorbesc despre cost. Dar îl puteți calcula fără ele. 1 gram de Ni-63 costă în prezent aproximativ 4000 USD. De aici putem concluziona că vor fi necesari mulți bani pentru o baterie cu drepturi depline.

Nichelul 63 este extras din diamante. Dar, pentru a obține acest izotop, a fost necesar să se creeze o nouă tehnologie pentru tăierea unui material diamant durabil.

În general, o baterie nucleară constă dintr-un emițător și un colector separat printr-un film special. Când elementul radioactiv se descompune, eliberează radiații beta. Ca rezultat, apare sarcina sa pozitivă. În acest timp, colectorul este încărcat negativ. După aceea, apare o diferență de potențial și se formează un curent electric.

De fapt, bateria noastră atomică este o prăjitură stratificată. Între 200 de tone de semiconductori diamantici există 200 de surse de energie din 63 de nichel.Înălțimea sursei de energie este de aproximativ 4 mm. Greutatea sa este de 250 de miligrame. Mărimea mică este un mare plus pentru bateria atomică rusească.

Este dificil să găsești dimensiunile potrivite. Grosimea mare a izotopului nu va permite să scape electronii care apar în el. Grosimea mică nu este benefică, deoarece numărul de descompuneri beta pe unitate de timp este redus. Este la fel cu grosimea semiconductorului. Bateria funcționează cel mai bine atunci când izotopul are o grosime de aproximativ 2 microni. Un semiconductor diamantat are 10 microni.

Dar ceea ce oamenii de știință au reușit să realizeze în acest moment nu este limita. Eșapamentul poate fi mărit de cel puțin trei ori. Și asta înseamnă că o baterie nucleară poate fi făcută de 3 ori mai ieftină.

Bateria nucleară pe carbon 14 funcționează 100 de ani

Această baterie atomică are următoarele avantaje în comparație cu alte surse de energie pentru radiații:

Ieftinătate.
Curățenia ecologică.
Durată lungă de muncă de până la 100 de ani.
Toxicitate scăzută.
Siguranță.
Capabil să lucreze în condiții de temperatură extremă.

Izotopul radioactiv carbon 14 are un timp de înjumătățire de 5700 de ani. Este absolut netoxic și are un cost redus.

Nu numai SUA și Rusia, ci și alte țări lucrează activ pentru modernizarea bateriei nucleare! Cercetătorii au învățat să crească un film pe un substrat din carbură. Ca urmare, substratul a devenit mai ieftin de până la 100 de ori. O astfel de structură este rezistentă la radiații, ceea ce face această sursă de energie sigură și durabilă. Prin utilizarea carburii de siliciu în bateriile nucleare, este posibil să se realizeze funcționarea sa la o temperatură de 350 grade Celsius.

Astfel, oamenii de știință au reușit să creeze o baterie atomică cu propriile mâini!

Timp de o jumătate de secol au încercat să dezvolte baterii beta-voltaice - o sursă de energie de nouă generație, dar nimeni nu a ajuns încă la producția industrială. Umplerea bateriei, izotopul nichel-63, nu are loc în natură: poate fi produsă numai artificial.
În unele țări, de exemplu, Statele Unite, au venit cu tehnologii care fac posibilă obținerea nichelului, dar numai cu un nivel scăzut de îmbogățire - cu un conținut al izotopului 63 de aproximativ 20%. Nu puteți face o baterie nucleară eficientă cu ea. Întreprinderile Rosatom s-au îmbogățit cu peste 80%.
Bateria nucleară rusă este un proiect comun al MCC, o serie de alte întreprinderi industriale și Academia de Științe. „În cadrul cooperării, există mai multe sarcini, cea mai mare fiind integrarea sistemului”, a declarat pentru „SR” Dmitry Druz, șef adjunct al departamentului tehnic al MCC. „Acum se desfășoară o serie de lucrări de dezvoltare a tehnologiei de obținere a nichelului cu îmbogățire ridicată în izotopul 63 și o serie de lucrări la crearea unui prototip al bateriei.”
Principiul de funcționare al unei baterii nucleare se bazează pe efectul beta-voltaic: radiația beta dintr-un izotop radioactiv al nichelului este transformată în energie electrică folosind un semiconductor. Un analog al efectului fotoelectric, cu diferența că formarea de perechi electron-gaură în rețeaua cristalină a unui semiconductor are loc sub influența particulelor beta (electroni rapizi) și nu a fotonilor.
„În esență, o baterie bazată pe izotopul nichel-63 constă din patru părți: un convertor beta-radiație semiconductor acoperit cu un strat ultra-subțire de izotop nichel-63 foarte îmbogățit, contactoare pentru baterii și o carcasă sigilată miniaturală”, spune Dmitry Druz.

CARACTERISTICI TEHNICE A SURSEI

100 μW / cm

PUTERE SPECIFICĂ

16,6,2 mm

DIMENSIUNI

\u003e 50 de ani

DURATA DE VIAȚĂ

20 %

MCC intenționează să primească primul eșantion de baterie nucleară la sfârșitul anului 2016 - începutul anului 2017. În ceea ce privește forma și dimensiunile, sursele sunt adaptate pentru bateriile din clasa microwatt, în special pentru neuro și stimulatoare cardiace. În viitor, caracteristicile și caracteristicile produsului vor depinde de cerințele aplicației și ale clienților. „Aceștia pot fi factorii de formă obișnuiți -„ pastile ”sau baterii miniaturale de tip deget sau factori de formă microminiatură”, listează Dmitry Druz.

Tehnologie avansată - depășind toți analogii occidentali cunoscuți astăzi, nici măcar un pas, ci mai mulți pași. Pentru a implementa proiectul, este necesar să se rezolve problemele științifice fundamentale și aplicate, precum și să se aplice tehnologiile industriale ale Rosatom, care, din nou, le-au ocolit pe cele occidentale. Și toate acestea, în ansamblu, așa cum ne așteptăm, ne vor permite să creăm un produs unic până la începutul anului viitor. Petr Gavrilov, directorul general al Combinei miniere și chimice

În urma interesului pentru noul produs, au apărut în presă publicații despre evoluțiile altor organizații.
Astfel, o echipă de oameni de știință din MISiS, TISNUM, MIPT și NPO Luch a creat un prototip al unui nou convertor de energie pentru radiațiile ionizante ale izotopului nichel-63. Dar aceasta nu este o baterie nucleară, ci un generator nuclear. Șeful echipei de cercetare, șeful Departamentului de Știința Materialelor Semiconductoarelor și Dielectricelor de la MISiS, profesorul Yuriy Parkhomenko comentează: „Ne-am confruntat cu o sarcină fundamental diferită - dezvoltarea unui generator de tensiune alternativă mecanicoelectrică stimulat de radiații care funcționează folosind energia radiației ionizante a izotopului nichel-63”
Inima acestei baterii este un consolă, o placă subțire realizată din niobat de litiu piezocristalin cu o structură bidomain. Energia eliberată în izotopul nichel-63 în timpul decăderii beta este convertită în energia vibrațiilor mecanice ale consolului piezocristalin, care, la rândul său, este transformat într-o tensiune alternativă la electrozi.
Atât sursele beta-voltaice, cât și cele microelectromecanice (analoage cu dezvoltarea MISiS și a partenerilor) au apărut în urmă cu mai bine de 10 ani, dar tuturor le lipsește eficiența și puterea pe care ni-l poate oferi nichel-63 cu bogată îmbogăți. După cum remarcă Dmitry Druz, deja în stadiul actual al cercetării și dezvoltării, este clar că bateria MCC va depăși toate eșantioanele de baterii care utilizează energia decăderii beta a nichelului-63. „Sursa noastră are multiple avantaje atât în \u200b\u200bceea ce privește eficiența și puterea, cât și în ceea ce privește dimensiunea și simplitatea. Poate fi folosit în cele mai extreme condiții ”, a subliniat Dmitry Druz.
O baterie nucleară sub marca Rosatom va deveni în curând o realitate și există toate motivele pentru a crede că acest produs va transforma nu numai piața internă, ci și cea mondială.

Consumatori potențiali
Pacemakerele medicale folosesc plutoniul-238 ca sursă de energie și durează aproximativ 10 ani. Înlocuirea stimulatoarelor cardiace este o operațiune complexă; cu o baterie nucleară, deimplantarea nu va fi necesară timp de 50 de ani. În industria nucleară, bateriile nucleare pot fi instalate în senzori de monitorizare a temperaturii și a radiațiilor. Bateriile nucleare vor deveni o componentă indispensabilă a rețelelor de echipamente de navigație autonome, a sistemelor de telemetrie și a monitorizării online a unei game largi de parametri. Cu o explozie, sursele de lungă durată vor fi binevenite de creatorii diferitelor sisteme subacvatice, de cuceritorii nordului și de industria militară.
Producție
Nichelul-63 este o sursă curată de energie: radiația beta moale nu este însoțită de radiații gamma dăunătoare. Timpul de înjumătățire este de 100 de ani. Pentru a produce un izotop, sunt necesare două etape de îmbogățire: mai întâi, în centrifuge pentru nichel-62, apoi, după îmbogățire și izolare, pentru nichel-63.
În fiecare casă?
Cine dintre noi nu dorește ca smartphone-urile, computerele sau tabletele să dureze 50 de ani fără să se reîncarce? Din punct de vedere al siguranței, nu există obstacole: radiația beta a nichelului 63 este absorbită de carcasa bateriei. Cu toate acestea, există îngrijorarea că vor exista persoane dispuse să demonteze bateria. Și atunci pot exista consecințe negative. Există un alt obstacol în calea accesului consumatorului general la bateriile și generatoarele nucleare - prețul. Datorită tehnologiei complexe de obținere a 1 g de nichel-63, costă sute de mii de ruble. Chiar dacă bateria are nevoie de mult mai puțin de un gram, este scumpă. Cu toate acestea, atunci când produsul este testat în industrii de înaltă tehnologie care necesită cunoștințe, cererea va crește, iar apoi va începe producția industrială de nichel-63, iar costul va fi mult mai mic. O întrebare importantă: cum să eliminați sursele de energie nucleară compacte? „Este optim să le predăm pentru procesare pentru recuperarea izotopului care nu este degradat”, spune Dmitry Druz, șef adjunct al departamentului tehnic al MCC.

Sursa de alimentare poate fi utilizată și în medicină

Rosatom a prezentat una dintre cele mai recente evoluții la Forumul IX „Atomexpo-2017” - o baterie nucleară bazată pe izotopul radioactiv nichel-63. Sursa de alimentare unică poate fi utilizată în medicină și spațiu, economisind milioane de dolari în costurile echipamentelor. În același timp, modelul expoziției are dimensiuni miniaturale - doar 1 centimetru cub, iar durata de viață a acestuia este de cel puțin 50 de ani.

„În termeni simpli, aceasta este o baterie nucleară și, în termeni științifici, este o sursă de radiație beta, care constă dintr-o celulă beta-voltaică și un convertor semiconductor pe bază de diamant. Nichelul-63 nu există în natură, este obținut prin iradierea neutronică a izotopului natural nichel-62 într-un reactor nuclear cu procesare și separare radiochimică suplimentară în centrifuge cu gaz ", - a spus într-un interviu cu MK, șeful adjunct al laboratorului Institutului de Cercetări Științifice" Luch " diviziunea științifică a „Rosatom” Alexander Pavkin. El a menționat că proprietățile nichelului 63 fac din baterie o baterie foarte convenabilă, compactă și, cel mai important, sigură, cu o putere specifică de 1 microwat și o tensiune de 2 volți. Specialistul a explicat siguranța unei astfel de surse de energie prin faptul că nichelul-63 este considerat un emițător beta „moale”, deoarece în cazul său nu există radiații neutronice sau gamma, iar electronii beta sunt complet absorbiți de convertor și sunt complet inofensivi pentru oameni.

În acest caz, puterea bateriei poate fi mărită sau scăzută în funcție de necesități: cu cât dimensiunile sunt mai mari, cu atât este mai mare puterea. Potrivit lui Pavkin, 1 microwatt de putere este suficient pentru a utiliza o baterie într-un stimulator cardiac sau neurostimulator. Specialistul a mai adăugat că, pe lângă medicamente, astfel de surse de energie pot fi utilizate în astronautică, precum și ca o baterie în zone greu accesibile și în condiții extreme.

Costul unei astfel de baterii minune este încă dificil de calculat: totul depinde de cerințele clientului pentru capacitatea sa. Dar, în orice caz, utilizarea unui astfel de element va recupera foarte rapid costul de cumpărare. „Pentru comparație: pentru a trimite 1 kg de fire în spațiu, avem nevoie de 1 milion de dolari, dacă le înlocuim cu o sursă de alimentare fără fir, beneficiile sunt evidente”, a declarat un reprezentant al Rosatom.

Dezvoltarea a fost realizată în comun de Institutul de Cercetări Științifice „Luch”, cu sediul în Podolsk, împreună cu Institutul Tehnologic pentru Materiale Superhard și Noi din Carbon (TISNUM, Troitsk). Bateria este în prezent un prototip, dar Rosatom se pregătește deja să lanseze dispozitivul în producție în serie. După cum a remarcat Alexander Pavkin, multe companii și potențiali investitori și-au arătat interesul pentru dezvoltare, după ce s-au familiarizat cu eșantionul de la expoziție. Rosatom intenționează să intre pe piețele interne și externe prin invenția sa. Reprezentanții corporației de stat observă că, datorită proprietăților inovatoare, prețul noului produs va fi foarte competitiv și îi va permite să câștige popularitate nu numai în Rusia, ci și în Occident.

După cum remarcă oamenii de știință și specialiștii, utilizarea surselor de energie bazate pe nichel-63 va crea condițiile prealabile pentru o descoperire tehnologică în multe domenii. În industrie, astfel de elemente pot fi utilizate în senzori pentru monitorizarea stării clădirilor, conductelor; sunt utile pentru asigurarea funcționării echipamentelor electrice, inclusiv pentru proiecte de dezvoltare a Arcticii, pentru asigurarea funcționării tehnologiei spațiale și a roboticii. Producția în serie de noi surse va face posibilă crearea unei noi linii de dispozitive în microelectronică, în special dispozitive digitale cu microprocesor autonom cu o sursă de alimentare încorporată. În același timp, Rusia este un inovator în producția de nichel foarte bogat-63: nu este utilizat în nicio altă țară.

Combinația minieră și chimică (Combinația minieră și chimică, Zheleznogorsk, teritoriul Krasnoyarsk) a Corpului de Stat al Energiei Atomice Rosatom a finalizat conversia (conversia) gazului îmbogățit în izotopul țintă nichel-63 (Ni-63) într-o formă adecvată pentru depunerea pe un convertor semiconductor pentru obținerea unei surse de energie prototip. Acest lucru a fost raportat către RIA Novosti de către un reprezentant al serviciului de presă al companiei.

În acest moment, se așteaptă livrarea componentelor adecvate pentru depunerea Ni-63 și asamblarea finală a prototipului „baterie nucleară”.

Principiul de funcționare a surselor de energie beta-voltaice se bazează pe conversia energiei radioactive beta-dezintegrate în electricitate utilizând un convertor semiconductor. Proprietățile nichelului 63 îl fac o bază foarte convenabilă pentru surse de alimentare beta-voltaice miniaturale, sigure și fără întreținere, cu o durată de viață lungă (cel puțin 50 de ani) și o densitate ridicată de putere de până la 100 de microviți pe centimetru cub. Aceste surse de alimentare pot fi utilizate în zone greu accesibile și în condiții extreme. Din punct de vedere al siguranței pentru consumatori, avantajul nichelului 63 este că este un așa-numit emițător beta „moale”, astfel încât radiația este complet protejată de carcasa bateriei.

Baterii pe bază de nichel-63. Foto: YouTube

Nichelul-63 nu există în natură, prin urmare este obținut prin iradierea izotopului natural nichel-62 cu neutroni într-un reactor nuclear cu procesare și separare radiochimică suplimentară în centrifugele cu gaz.

Combinația minieră și chimică acționează ca un integrator de sistem al proiectului. MCC a organizat munca în două direcții: obținerea unui izotop extrem de îmbogățit Ni-63 și crearea unei structuri speciale pentru un convertor semiconductor. Proiectul implică întreprinderi Rosatom cu competențe unice. În special, uzina electrochimică (Zelenogorsk, teritoriul Krasnoyarsk, parte a companiei de combustibili a Rosatom TVEL) este responsabilă pentru îmbogățirea nichelului în izotopul Ni-63. Etapa finală, asamblarea unei surse de alimentare prototip, va avea loc la MCC.

După cum a remarcat reprezentantul serviciului de presă al MCC, construcția convertorului semiconductor se bazează pe un nou design, care crește calitativ eficiența tuturor componentelor. Potrivit experților, sursele de alimentare bazate pe Ni-63 extrem de îmbogățit și cu un nou design de convertor creează o platformă avansată pentru proiectarea de noi generații de dispozitive în domeniul ciberneticii și inteligenței artificiale. Acesta este un nou tip de instrument care va sta la baza unei noi arhitecturi pentru dispozitive electronice.