Ang mga siyentipiko ng Rosatom ay malapit nang lumikha ng isang natatanging "bateryang nukleyar. Nuclear baterya sa modernong mundo Nasaan ang mga bateryang nukleyar

Sa wakas, nag-ilaw ang Rosatom sa aming patlang ng baterya, na ipinapakita sa forum ng Atomexpo-2017 baterya ng nukleyar na may buhay sa serbisyo na hindi bababa sa 50 taon. Gamit ang makabuluhang okasyong ito, isasaalang-alang namin ang mga prospect para sa paggamit ng mapayapang atom para sa mga mobile device.

Atomic (nukleyar) na baterya - ito ay isang baterya pa rin, hindi isang baterya, dahil ito ay, sa pamamagitan ng kahulugan, isang disposable na mapagkukunan ng kasalukuyang kuryente, nang walang posibilidad na muling magkarga. Sa kabila nito, ang imahinasyon ng publiko ay aktibong nasasabik sa pag-asang gumamit ng mga atomic baterya sa mga mobile device. Ngunit una muna.

Ano nga ba ang eksaktong ipinakita ng Rosatom sa forum? Ang pangkalahatang director ng FSUE NII NPO Luch, Pavel Zaitsev, ay nagsabi na ang ipinakita na mapagkukunan, na tumatakbo sa Ni63 isotope, ay may kakayahang makabuo ng 1mkW na may boltahe na 2V sa loob ng 50 taon. Si Pavel Zaitsev ay nagsasalita ng deretsahan tungkol sa katamtamang kasalukuyang-boltahe na mga katangian, na nakatuon sa isang mahabang buhay sa serbisyo. Marahil, wala lamang sa personal na kahinhinan, ipinahiwatig ng Pangkalahatang Direktor ng FSUE NII NPO Luch sa mga teknikal na katangian lamang ang kapangyarihan, at hindi ang pangkalahatang tinatanggap na kakayahan. Ngunit hindi namin bibigyan ng labis na kahalagahan ito at kakalkulahin lamang ang kapasidad:

C \u003d 0.000001W * 50 taon * 365 araw * 24 na oras / 2V \u003d 219mA

Lumalabas na ang kapasidad ng isang bateryang nukleyar, ang laki ng isang maliit na unibersal na baterya, ay tulad ng isang baterya ng lithium-polymer (Li-Pol) para sa mga headphone ng bluetooth! Ipinagpapalagay ni Pavel Zaitsev ang paggamit ng kanyang bateryang nukleyar sa kardyolohiya, na nagtataas ng matitinding pagdududa na binigyan ng napakalaking sukat. Marahil ang bateryang nukleyar na ito ay maaaring matingnan bilang isang uri ng prototype para sa pagbuo ng kuryente mula sa mga isotopes, ngunit kakailanganin ng Rosatom na pag-urongin ang baterya ng libu-libong beses upang tumugma sa mga modernong pacemaker.

Hindi naman nalulugod sa gastos baterya ng nukleyar - ang direktor ng isang unitary enterprise ng estado ay inihayag ang presyo ng nickel isotope sa dolyar (!) 4000USD / gramo. Nangangahulugan ba ito na ang pangunahing sangkap ay bibilhin sa ibang bansa sa Russia? Ilang gramo ang kinakailangan upang makagawa ng isang baterya? Sa parehong oras, napansin na ang mga elemento ng brilyante ay kinakailangan din (hindi rin malinaw kung magkano?), Ngunit ang gastos kung saan (nasa rubles na) mula sa 10,000 hanggang 100,000 rubles bawat piraso. Ano ang kabuuang halaga ng naturang baterya? Ang mga pacemaker sa Russia ay naka-install sa ilalim ng sapilitan na patakaran sa segurong medikal nang walang bayad sakaling may emerhensiya o kung may quota. Kung ang quota ay hindi sapat at mga banyagang ginawang pacemaker, ang mga pasyente ay kailangang magbayad nang nakapag-iisa. Ang mga bateryang nukleyar ba ay mai-install sa gastos ng badyet ng MHI o kakailanganin bang bilhin ng mga matatandang tao nang magkahiwalay? Kung naalala ng pamumuno ng Rosatom na ang mga pensiyonado ng Russia ay naninirahan sa isang "stand by day and night" mode, malamang na napagtanto nila na ang katawa-tawa na dissonance sa pagitan ng buhay at gastos sa serbisyo sa kalawakan. Ipinapahiwatig nito na ang iginagalang na Pavel Zaitsev ay aktibong naglalagay ng pondo para sa R&D, nang hindi iniisip ang tungkol sa mga end user. Ang mga gumagamit ng mga social network ay nagbibigay ng katulad na pagtatasa sa "imbensyon" ni Rosatom:

Halos hindi posible na gamitin ito kahit saan. Mas sigurado ako na ang badyet ay pinagkadalubhasaan, tulad ng lagi, bahagi nito ay ginugol sa pagtatanghal, at walang makakakita mismo ng produkto :)

Ang idineklarang buhay ng serbisyo (50 taon), tulad ng nahulaan namin, ay eksaktong kalahati ng kalahating-buhay ng Ni 63 (100 taon). Ang mga siyentipiko sa Unibersidad ng Bristol ay gumagamit ng parehong lohika sa kanilang konsepto na video. Hindi tulad ng baterya ng Rosatom, ang Bristol atomic na baterya ay gumagamit ng C 14 isotope at maaaring tumagal ng 5730 taon! Sa Unibersidad ng Bristol talagang nakalimutan nilang hatiin sa 2, ngunit ang 2865 taon ay masyadong marami para sa isang pacemaker. Ang pagiging natatangi ng konsepto ng Bristol ay nakasalalay sa katotohanang ang problema sa basurang nukleyar ay nalulutas sa pamamagitan ng pagproseso nito sa mga bateryang nukleyar.

Kung maingat mong nakikinig at naisasalin ang teksto ng video na ito, makakatuklas ka ng mas kawili-wiling impormasyon. Una, ang pinagmulan ng C 14 isotope ay inilarawan nang detalyado.

Mula noong 1940, ang England ay gumawa ng maraming mga reactor ng nukleyar para sa pang-agham, militar at sibil na layunin. Ang lahat ng mga reaktor na ito ay gumagamit ng uranium bilang gasolina, at ang loob ng reaktor ay gawa sa mga bloke ng grapayt. Ginagamit ang mga grapito na bloke na ito sa proseso ng pag-fission ng nukleyar upang makontrol ang reaksyon ng kadena na gumagawa ng isang pare-pareho na mapagkukunan ng init. Ginagamit ang init na ito upang gawing singaw ang tubig, na pagkatapos ay ginagawang turbina upang gawing elektrisidad. Ang mga planta ng nuklear na kuryente ay bumubuo ng basurang nukleyar na dapat itapon nang ligtas. Hintayin mo lang na ang basurang ito ay tumigil sa pagiging radioactive. Sa kasamaang palad, tumatagal ito ng libo-libo at milyon-milyong mga taon. Nangangailangan din ito ng maraming pera upang masubaybayan ang seguridad sa mga nakaraang taon. Dahil gumagamit kami ng mga grapite reactor, lumikha ang Inglatera ng 95,000 toneladang mga gripo ng grapayt na naglalaman ng radiation. Ang grapito na ito ay isa lamang form ng carbon, isang simple at matatag na elemento, ngunit kung ilalagay mo ang mga bloke na ito sa isang lugar na may radioactive, kung gayon ang ilan sa mga carbon ay nabago sa carbon 14. Ang Carbon 14 ay maaaring mag-convert pabalik sa regular na carbon 12 kapag nawala ang labis na enerhiya. Ngunit ito ay isang napakahabang proseso dahil ang carbon 14 ay may kalahating buhay na 5730 taon.

Ipinakita kamakailan ng mga siyentista mula sa University of Bristol's Cabot Institute na ang carbon 14 ay nakatuon sa mga bloke ng radiation mula sa labas. Nangangahulugan ito na posible na alisin ang karamihan sa radiation sa pamamagitan ng pag-init ng mga ito - ang karamihan sa radiation ay lumabas bilang isang gas na maaaring makolekta. Ang natitirang mga block ng grapayt ay radioactive pa rin , ngunit hindi gaanong kadali, nangangahulugan ito na magiging madali at mas mura ang magtapon ng mga ito. Ang radioactive carbon 14 sa anyo ng isang gas, ay maaaring mabago sa mababang presyon at mataas na temperatura sa brilyante - ito ay isa pang uri ng carbon. Artipisyal na mga brilyante na gawa sa radioactive carbon, naglalabas ng isang stream ng beta radiation, na maaaring lumikha ng isang kasalukuyang kuryente. Nagbibigay ito sa amin ng nukleyar na enerhiya ng brilyante na baterya. Upang ligtas ito para sa aming paggamit, natatakpan ito ng isang layer ng di-radioactive na brilyante, na ganap na sumisipsip ng lahat ng radiation at ginagawang elektrisidad ng halos 100%. walang gumagalaw na bahagi, hindi kinakailangan ng pagpapanatili, ang brilyante ay bumubuo lamang ng kuryente. Dahil ang brilyante ang pinakamahirap na sangkap sa mundo, walang ibang sangkap ang maaaring magbigay ng naturang proteksyon para sa radioactive carbon 14. Samakatuwid, napakakaunting radiation ay maaaring napansin sa labas. Ngunit ito ay halos kapareho ng dami ng radiation na ibinibigay ng isang saging, kaya't ito ay ligtas na ligtas. Tulad ng sinabi namin, kalahati lamang ng carbon 14 ang nabubulok tuwing 5730 taon, na nangangahulugang ang aming baterya ng brilyante ay may kamangha-manghang buhay - ilalabas ito ng 50% lamang sa 7746. Ang mga bateryang brilyante na ito ay pinakamahusay na gagamitin kung saan ang mga maginoo na baterya ay hindi maaaring mapalitan. Halimbawa, sa mga satellite para sa paggalugad sa kalawakan o para sa mga implant na aparato tulad ng pacemaker.

Hinihiling namin sa lahat na magpadala ng kanilang mga mungkahi sa #diamondbattery. Ang pagbuo ng bagong teknolohiyang ito ay malulutas ang maraming mga problema, tulad ng basurang nukleyar, malinis na kuryente at mas matagal na buhay ng baterya. Dadalhin tayo nito sa "edad ng brilyante" ng paggawa ng enerhiya.

Ang isang napakagandang konsepto ng mga siyentipiko mula sa Bristol noong 2016 at isang napaka-katamtamang kahon ng Rosatom ay maaaring (?) Balang araw ay mabuo sa mga power plant ng brilyante, ngunit hindi mga baterya ng nukleyar para sa mga mobile device. Mahirap hikayatin ang mga tao na maglakad kasama si Fukushima sa kanilang bulsa, kahit na magsimula silang magbayad ng dagdag para dito.

Ang paggamit ng atom para sa mapayapang layunin ay isa sa mga kontrobersyal na isyu ng ating panahon, isinasaalang-alang na ang industriya ng enerhiya ay ang pinaka-monopolyong sangay ng ekonomiya, kung ang mga buwis at bayarin ay nagkakahalaga ng higit sa 90% ng presyo ng KW na kuryente. Ang kahusayan ng mapayapang atom ay kaduda-dudang, dahil ang presyo ng medyo murang enerhiya ng atomic ay hindi kasama ang gastos ng mga bunga na ginawa ng tao. Samakatuwid, ang ilang mga bansa, kabilang ang Alemanya at Japan, ay nagpasya na tuluyang iwanan ang paggamit ng atom sa enerhiya. Pagkatapos ng lahat, ang pagbuo ng mga mapagkukunang nababagong enerhiya ay hindi lamang kumpletong talikuran ang nukleyar na enerhiya, ngunit lumikha din ng isang high-tech na industriya na may milyun-milyong mga kwalipikadong trabaho.

Upang buod, malamang na mayroon kaming isa pang "Superkumulator" -tao ang technodurilka, at hindi isang tagumpay na "imbensyon" ng Diamond Age. Sa madaling salita, ang paggamit ng isang mapayapang atom sa microenergy ay tulad ng pag-ahit ng baboy - maraming pag-screeching, ngunit maliit na lana!

Sa ngayon, ang agham ay umuunlad at umuunlad. Sa ngayon, ang baterya ng nukleyar ay naimbento na. Ang nasabing isang mapagkukunan ng enerhiya ay maaaring tumagal ng hanggang 50, at kung minsan hanggang sa 100 taon. Ang lahat ay nakasalalay sa laki at kung anong uri ng radioactive na sangkap ang ginagamit.

Ang unang pahayag tungkol sa paggawa ng isang bateryang nukleyar ay ginawa ni Rosatom. Noong 2017, nagpakita ang kumpanyang ito ng isang prototype sa eksibisyon.

Nagawang i-optimize ng mga mananaliksik ang mga layer ng isang bateryang nukleyar, na gumagamit ng beta pagkabulok ng nickel isotope 63 upang makabuo ng elektrisidad.

Ang 1 gramo ng sangkap na ito ay naglalaman ng 3300 milliwatt na oras.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang atomic na baterya

Ang produksyon ng enerhiya ay batay sa isang reaksyon ng kemikal na gumagamit ng iba't ibang uri ng mga isotop. Ang isang potensyal na elektrikal ay nilikha sa panahon ng pagkabulok ng beta. At nagbibigay ito ng kasalukuyang.

Mapanganib ba ang mga baterya ng nukleyar?

Inaako ng mga developer na ang mga naturang baterya ay ganap na ligtas para sa mga ordinaryong mamamayan. At lahat dahil ang disenyo ng kaso ay ginawang maayos.

Ang beta radiation ay kilala na makakasama sa katawan. Ngunit sa nilikha na bateryang nukleyar, ito ay malambot at mahihigop sa loob ng elemento ng enerhiya.

Sa ngayon, kinikilala ng mga eksperto ang maraming mga industriya kung saan planong gamitin ang Russia A123 nuclear baterya:

Gamot.
Industriya ng kalawakan.
Industriya.
Transportasyon

Bilang karagdagan sa mga lugar na ito, ang mga bagong matibay na mapagkukunan ng enerhiya ay maaaring magamit sa iba.

Mga kalamangan ng isang bateryang nukleyar

Mayroong isang bilang ng mga positibong katangian:

Tibay. Maaari silang gumana ng hanggang 100,000 taon.
Kakayahang mapaglabanan ang mga kritikal na temperatura.
Papayagan sila ng kanilang maliit na sukat na maging portable at magamit sa compact na teknolohiya.

Kahinaan ng isang masiglang baterya

Ang pagiging kumplikado ng produksyon.
Naroroon ang panganib sa radiation. Lalo na kung nasira ang kaso.
Mataas na gastos. Ang isang baterya ng nukleyar ay maaaring nagkakahalaga ng 500,000 hanggang 4,500,000 rubles.
Magagamit sa isang makitid na bilog ng mga tao.
Maliit na assortment.

Ang pagsasaliksik at pagpapaunlad ng mga bateryang nuklear ay isinasagawa hindi lamang ng mga malalaking kumpanya, kundi pati na rin ng mga ordinaryong mag-aaral. Kaya sa Tomsk, ang isang mag-aaral ay nakabuo ng kanyang sariling baterya, sa lakas na nukleyar, na maaaring gumana nang hindi muling nag-recharge ng halos 12 taon. Ang gawain ng pag-imbento ay batay sa pagkabulok ng tritium. Ang ganitong baterya ay hindi binabago ang mga katangian nito sa paglipas ng panahon.

Nuclear na baterya para sa smartphone

Para sa 2019, ang mga mapagkukunang nukleyar na kapangyarihan para sa mga telepono ay ginagawa. Ang mga ito ay hitsura tulad ng ipinakita sa larawan sa ibaba.

Kahawig nila ang isang uri ng microcircuit na ipinasok sa mga espesyal na konektor sa isang mobile phone. Ang gayong baterya ay maaaring gumana sa loob ng 20 taon. Bukod dito, sa lahat ng oras na ito hindi na ito sisingilin. Posible ito dahil sa proseso ng nuclear fission. Totoo, ang gayong mapagkukunan ng enerhiya ay maaaring takutin ang marami. Pagkatapos ng lahat, alam ng lahat na ang radiation ay nakakasama at sumisira sa katawan. At ilang mga tao ang nais na magdala ng tulad ng isang telepono sa tabi nila sa buong araw.

Ngunit ayon sa mga siyentista, ang gayong baterya ng nukleyar ay ganap na ligtas. Dahil ang tritium ay ginagamit bilang isang aktibong sangkap. Ang radiation nito, na lumilitaw sa pagkabulok, ay hindi nakakasama. Maaari mong makita ang gawain ng tritium sa isang quartz na relo na kumikinang sa dilim. Ang baterya ay makatiis ng hamog na nagyelo sa minus 50 degree. Gumagana rin ito ng matatag sa plus 150 C 0. Sa parehong oras, walang pag-aalangan na nabanggit sa kanyang trabaho.

Hindi masamang magkaroon ng ganoong baterya sa kamay kahit papaano upang muling magkarga ng telepono gamit ang isang regular na baterya.

Ang boltahe ng naturang baterya ay mula sa 0.8 - 2.4 volts. Bumubuo din ito mula 50 hanggang 300 nano amperes. At lahat ng ito ay nangyayari sa loob ng 20 taon.

Kinakalkula ang kapasidad tulad ng sumusunod: C \u003d 0.000001W * 50 taon * 365 araw * 24 oras / 2V \u003d 219mA

Sa ngayon, ang baterya ay nagkakahalaga ng $ 1,122. Kung isinalin sa rubles sa kasalukuyang rate ng palitan (65.42), pagkatapos ito ay 73,400 rubles.

Saan ginagamit ang mga bateryang nukleyar?

Ang lugar ng aplikasyon ay halos kapareho ng sa mga maginoo na baterya. Ginagamit ang mga ito sa:

Microelectronics.
Mga sensor ng presyon at temperatura.
Mga Implant.
Bilang isang power bank para sa mga cell ng lithium.
Mga sistema ng pagkakakilanlan.
Mga oras
Memorya ng SRAM.
Para sa pagpapagana ng mga low power processor tulad ng FPGA, ASIC.

Hindi lamang ito ang mga aparato sa hinaharap, ang kanilang listahan ay lalawak nang malaki.

Nickel 63 na baterya ng nukleyar at ang mga katangian nito

Ang mapagkukunang atomic energy na ito, na ginawa sa 63 isotopes, ay maaaring tumagal ng hanggang 50 taon. Gumagana ito dahil sa beta voltaic effect. Ito ay halos hitsura ng isang epekto sa kuryente sa larawan. Dito, ang mga pares ng butas na elektron sa kristal na sala-sala ng isang semiconductor ay nilikha sa ilalim ng pagkilos ng mabilis na mga electron o mga beta na partikulo. At sa epekto ng photoelectric, lumilitaw ang mga ito sa ilalim ng impluwensya ng mga photon.

Ang baterya ng atomic sa nickel 63 ay ginawa ng proseso ng pag-iilaw ng mga target na ginawa ng nickel 62 sa isang reaktor. Sinasabi ng mananaliksik na si Gavrilov na tatagal ng halos isang taon. Ang mga kinakailangang target ay magagamit na sa Zheleznogorsk.

Kung ihinahambing namin ang mga bagong bateryang nukleyar ng Russia batay sa nickel 63 na may mga baterya ng lithium-ion, magiging 30 beses na mas maliit ito.

Sinabi ng mga eksperto na ang mga mapagkukunang enerhiya na ito ay ligtas para sa mga tao habang naglalabas sila ng mahina na beta ray. Bilang karagdagan, hindi sila lumalabas, ngunit mananatili sa loob ng aparato.

Ang nasabing isang supply ng kuryente ay kasalukuyang perpekto para sa mga medikal na pacemaker. Ngunit hindi pinag-uusapan ng mga developer ang gastos. Ngunit maaari mong kalkulahin ito nang wala sila. Ang 1 gramo ng Ni-63 ay kasalukuyang nagkakahalaga ng halos $ 4000. Mula dito maaari nating tapusin na ang isang ganap na baterya ay kukuha ng maraming pera.

Ang Nickel 63 ay minahan mula sa mga brilyante. Ngunit upang makuha ang isotope na ito, kinakailangan upang lumikha ng isang bagong teknolohiya para sa pagputol ng matibay na materyal na brilyante.

Sa pangkalahatan, ang isang bateryang nukleyar ay binubuo ng isang emitter at isang kolektor na pinaghihiwalay ng isang espesyal na pelikula. Kapag nabulok ang elemento ng radioactive, naglalabas ito ng beta radiation. Bilang isang resulta, nangyayari ang positibong pagsingil. Sa panahong ito, ang kolektor ay nasingil nang negatibo. Pagkatapos nito, lilitaw ang isang potensyal na pagkakaiba at nabuo ang isang kasalukuyang kuryente.

Sa katunayan, ang aming baterya ng atomiko ay isang layer na cake. Sa pagitan ng 200 tonelada ng brilyeng semiconductors mayroong 200 mapagkukunan ng enerhiya na gawa sa 63 nickel. Ang taas ng mapagkukunan ng enerhiya ay tungkol sa 4 mm. Ang bigat nito ay 250 milligrams. Ang maliit na sukat ay isang malaking plus para sa baterya ng atomic ng Russia.

Mahirap hanapin ang tamang sukat. Ang malaking kapal ng isotope ay hindi papayagang makatakas ang mga electron na lilitaw dito. Ang maliit na kapal ay hindi kapaki-pakinabang, dahil ang bilang ng mga pagkabulok ng beta bawat oras ng yunit ay nabawasan. Pareho ito sa kapal ng semiconductor. Ang baterya ay pinakamahusay na gumagana kapag ang isotope ay tungkol sa 2 microns makapal. Ang isang brilyante na semiconductor ay 10 microns.

Ngunit ang nagawa ng mga siyentista na makamit sa ngayon ay hindi ang limitasyon. Ang tambutso ay maaaring dagdagan ng hindi bababa sa tatlong beses. At nangangahulugan ito na ang isang bateryang nukleyar ay maaaring gawing 3 beses na mas mura.

Nuclear na baterya sa carbon 14 na nagtatrabaho ng 100 taon

Ang atomic na baterya na ito ay may mga sumusunod na pakinabang sa paghahambing sa iba pang mga mapagkukunan ng enerhiya sa radiation:

Kapamuraan.
Kalinisan ng ekolohiya.
Mahabang panahon ng trabaho hanggang sa 100 taon.
Mababang pagkalason.
Kaligtasan.
May kakayahang magtrabaho sa matinding kondisyon ng temperatura.

Ang radioactive isotope carbon 14 ay may kalahating buhay na 5700 taon. Ito ay ganap na hindi nakakalason at may mababang gastos.

Hindi lamang ang Estados Unidos at Russia, kundi pati na rin ang iba pang mga bansa ay aktibong nagtatrabaho upang gawing makabago ang baterya ng nukleyar! Natutunan ng mga mananaliksik na palaguin ang isang pelikula sa isang carbide substrate. Bilang isang resulta, ang substrate ay naging mas mura ng hanggang 100 beses. Ang nasabing istraktura ay lumalaban sa radiation, na ginagawang ligtas at matibay ang mapagkukunan ng enerhiya na ito. Sa pamamagitan ng paggamit ng silicon carbide sa mga baterya ng nuklear, posible na makamit ang operasyon nito sa temperatura na 350 degree Celsius.

Kaya, ang mga siyentipiko ay pinamamahalaang lumikha ng isang atomic na baterya gamit ang kanilang sariling mga kamay!

Sa loob ng kalahating daang sinusubukan nilang bumuo ng mga beta-voltaic na baterya - isang bagong mapagkukunan ng lakas ng henerasyon, ngunit wala pang nakakaabot sa produksyong pang-industriya. Ang pagpuno para sa baterya, ang nickel-63 isotope, ay hindi nangyayari sa likas na katangian: maaari lamang itong makabuo ng artipisyal.
Sa ilang mga bansa, halimbawa, ang Estados Unidos, nakagawa sila ng mga teknolohiya na posible upang makakuha ng nickel, ngunit mababa ang yaman - na may nilalaman ng ika-63 na isotope na halos 20%. Hindi ka makakagawa ng isang mahusay na bateryang nukleyar kasama nito. Ang mga negosyo ng Rosatom ay nakamit ang higit sa 80% na pagpapayaman.
Ang baterya ng Rusya nukleyar ay isang pinagsamang proyekto ng MCC, isang bilang ng iba pang mga negosyo sa industriya at ang Academy of Science. "Maraming mga gawain sa loob ng balangkas ng kooperasyon, ang pangunahing pagiging pagsasama ng system," sinabi ni Dmitry Druz, Deputy Head ng Teknikal na Kagawaran ng MCC, sa "SR". "Ngayon ang isang bilang ng mga gawaing pag-unlad ay isinasagawa sa teknolohiya ng pagkuha ng nickel na may isang mataas na pagpapayaman sa ika-63 isotope at isang bilang ng mga gawa sa paglikha ng isang prototype ng baterya".
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang bateryang nukleyar ay batay sa epekto ng beta-voltaic: ang beta radiation mula sa isang radioactive isotope ng nickel ay ginawang elektrikal na enerhiya gamit ang isang semiconductor. Ang isang analogue ng photoelectric effect, na may pagkakaiba na ang pagbuo ng mga pares ng butas ng electron-hole sa kristal na sala-sala ng isang semiconductor ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga beta particle (mabilis na mga electron), at hindi mga photon.
"Sa panimula, ang isang baterya batay sa nickel-63 isotope ay binubuo ng apat na bahagi: isang semiconductor beta-radiation converter na pinahiran ng isang ultra-manipis na layer ng lubos na napayaman na nickel-63 isotope, contactor ng baterya at isang maliit na kaso na natatakan," sabi ni Dmitry Druz.

Teknikal na KATANGIAN NG SOURCE

100 μW / cm

SPECIFIC POWER

16.6.2 mm

DIMENSYON

\u003e 50 taon

HABANG BUHAY

20 %

Nilalayon ng MCC na makatanggap ng unang sample ng isang bateryang nuklear sa pagtatapos ng 2016 - unang bahagi ng 2017. Sa mga tuntunin ng hugis at sukat, ang mga mapagkukunan ay inangkop para sa mga baterya na microwatt-class, lalo na para sa mga neuro- at pacemaker. Sa hinaharap, ang mga katangian at tampok ng produkto ay nakasalalay sa aplikasyon at mga kinakailangan sa customer. "Maaaring ito ang karaniwang mga kadahilanan ng form -" mga tabletas "o pinaliit na mga baterya ng daliri, o mga kadahilanan ng form ng microminiature," listahan ni Dmitry Druz.

Teknolohiya ng tagumpay Upang maipatupad ang proyekto, kinakailangan upang malutas ang pangunahing at mailapat na mga problemang pang-agham, pati na rin ang paglalapat ng mga teknolohiyang pang-industriya ng Rosatom, na muli namang napag-iwasan ang mga Kanluranin. At ang lahat ng ito sa kabuuan, tulad ng inaasahan namin, ay gagawing posible upang lumikha ng isang natatanging produkto sa simula ng susunod na taon. Petr Gavrilov, Pangkalahatang Direktor ng Pagmimina at Pagsasama-sama ng Kemikal

Sa kalagayan ng interes sa bagong produkto, lumitaw sa pahayagan ang mga pahayagan tungkol sa mga pagpapaunlad ng iba pang mga samahan.
Kaya, isang pangkat ng mga siyentista mula sa MISiS, TISNUM, MIPT at NPO Luch ay lumikha ng isang prototype ng isang bagong converter ng enerhiya para sa ionizing radiation ng nickel-63 isotope. Ngunit hindi ito isang bateryang nukleyar, ngunit isang generator ng nukleyar. Ang pinuno ng pangkat ng pagsasaliksik, pinuno ng Kagawaran ng Materyal na Agham ng Semiconductors at Dielectrics sa MISiS, Propesor Yuriy Parkhomenko ay nagkomento: "Naharap namin ang isang pangunahing panimulang gawain - ang pagbuo ng isang radiation-stimulated na mekanoelectric alternating boltahe generator na tumatakbo sa gastos ng ionizing radiation enerhiya ng nickel-63 isotope."
Ang puso ng baterya na ito ay isang cantilever, isang manipis na plato na gawa sa piezocrystalline lithium niobate na may istrakturang bidomain. Ang enerhiya na inilabas sa nickel-63 isotope sa panahon ng pagkabulok ng beta ay ginawang enerhiya ng mga panginginig ng makina ng piezocrystalline cantilever, na kung saan, ay ginawang alternating boltahe sa mga electrode.
Ang parehong mga mapagkukunang beta-voltaic at microelectromekanical (kahalintulad sa pag-unlad ng MISiS at mga kasosyo) ay lumitaw higit sa 10 taon na ang nakakaraan, ngunit lahat sila ay nagkulang ng kahusayan at lakas na maibibigay ng mataas na pagpapayaman na nickel-63. Tulad ng tala ni Dmitry Druz, nasa kasalukuyang yugto na ng R&D malinaw na ang baterya ng MCC ay malalagpasan ang lahat ng mga sample ng baterya na gumagamit ng enerhiya ng beta decay ng nickel-63. "Ang aming mapagkukunan ay may maraming mga pakinabang pareho sa mga tuntunin ng kahusayan at lakas, pati na rin sa laki at pagiging simple. Maaari itong magamit sa pinaka matinding kondisyon, ”diin ni Dmitry Druz.
Ang isang bateryang nukleyar sa ilalim ng tatak Rosatom ay malapit nang maging isang katotohanan, at mayroong bawat dahilan upang maniwala na ang produktong ito ay magbabago hindi lamang sa domestic, kundi pati na rin sa merkado sa buong mundo.

Mga potensyal na mamimili
Ang mga medikal na pacemaker ay gumagamit ng plutonium-238 bilang mapagkukunan ng enerhiya at tumatagal ng halos 10 taon. Ang pagpapalit ng mga pacemaker ay isang kumplikadong operasyon; na may isang bateryang nukleyar, hindi na kakailanganin ang deimplantation sa loob ng 50 taon. Sa industriya ng nukleyar, ang mga baterya na nukleyar ay maaaring mai-install sa mga sensor ng pagsubaybay sa temperatura at radiation. Ang mga baterya ng nuklear ay magiging isang kailangang-kailangan na sangkap ng mga autonomous na kagamitan sa pag-navigate sa mga network, mga sistemang telemetry at pagsubaybay sa online ng isang malawak na hanay ng mga parameter. Sa pamamagitan ng isang putok, ang pangmatagalang mga mapagkukunan ay malugod na tatanggapin ng mga tagalikha ng iba't ibang mga sistema sa ilalim ng tubig, mga mananakop ng Hilaga, at industriya ng militar.
Paggawa
Ang Nickel-63 ay isang malinis na mapagkukunan ng enerhiya: ang malambot na beta radiation ay hindi sinamahan ng mapanganib na gamma radiation. Ang kalahating buhay ay 100 taon. Ang paggawa ng isang isotope ay nangangailangan ng dalawang yugto ng pagpapayaman: una, sa centrifuges, para sa nickel-62, pagkatapos, pagkatapos ng pagpapayaman at paghihiwalay, para sa nickel-63.
Sa bawat bahay?
Sino sa atin ang ayaw ng tatagal ng 50 taon ang mga smartphone, computer o tablet nang hindi nag-recharging? Mula sa isang pananaw sa kaligtasan, walang mga hadlang: ang beta radiation ng nickel-63 ay hinihigop ng pabahay ng baterya. Gayunpaman, may pag-aalala na magkakaroon ng mga taong nais na i-disassemble ang baterya. At pagkatapos ay maaaring may mga negatibong kahihinatnan. May isa pang hadlang sa pag-access ng pangkalahatang mamimili sa mga baterya at nukleyar na nukleyar - ang presyo. Dahil sa kumplikadong teknolohiya ng pagkuha ng 1 g ng nickel-63, nagkakahalaga ito ng daan-daang libo ng mga rubles. Kahit na ang baterya ay nangangailangan ng mas mababa sa isang gramo, ito ay mahal. Gayunpaman, kapag ang produkto ay nasubukan sa masinsinang kaalaman, mga high-tech na industriya, lalago ang pangangailangan, at pagkatapos ay magsisimula ang produksyong pang-industriya ng nickel-63, at ang gastos ay magiging mas mababa. Isang mahalagang tanong: paano magtapon ng mga compact pinagkukunang nukleyar na enerhiya? "Ito ay pinakamainam na ibigay ang mga ito para sa pagproseso upang makuha ang hindi nabubulok na isotope," sabi ni Dmitry Druz, Deputy Head ng Teknikal na Kagawaran ng MCC.

Maaari ring magamit ang supply ng kuryente sa gamot

Iniharap ni Rosatom ang isa sa pinakabagong pag-unlad sa IX Forum na "Atomexpo-2017" - isang baterya ng nukleyar batay sa radioactive isotope nickel-63. Ang natatanging supply ng kuryente ay maaaring magamit sa gamot at espasyo, na nakakatipid ng milyun-milyong dolyar sa mga gastos sa kagamitan. Sa parehong oras, ang modelo ng eksibisyon ay may maliit na sukat - 1 cubic centimeter lamang, at ang buhay ng serbisyo nito ay hindi bababa sa 50 taon.

"Sa simpleng mga termino, ito ay isang bateryang nukleyar, at sa mga terminong pang-agham, ito ay mapagkukunan ng beta radiation, na binubuo ng isang beta-voltaic cell at isang converter ng semiconductor batay sa brilyante. Ang Nickel-63 ay hindi umiiral sa likas na katangian, nakuha ito sa pamamagitan ng neutron irradiation ng natural na isotope nickel-62 sa isang nuclear reactor na may karagdagang pagproseso ng radiochemical at paghihiwalay sa mga centrifuges ng gas, "- sinabi sa isang pakikipanayam sa MK, ang deputy deputy ng laboratoryo ng Scientific Research Institute na" Luch " dibisyon ng pang-agham ng "Rosatom" Alexander Pavkin. Nabanggit niya na ang mga pag-aari ng nickel-63 ay gumagawa ng baterya ng isang napaka-maginhawa, siksik, at pinakamahalagang ligtas na baterya na may isang tukoy na lakas na 1 microwatt at isang boltahe na 2 volts. Ipinaliwanag ng dalubhasa ang kaligtasan ng naturang mapagkukunan ng kuryente sa pamamagitan ng katotohanang ang nickel-63 ay itinuturing na isang "malambot" na beta emitter, dahil sa kaso nito ay walang neutron o gamma radiation, at ang mga beta electron ay ganap na hinihigop ng converter at ganap na hindi nakakasama sa mga tao.

Sa kasong ito, ang lakas ng baterya ay maaaring madagdagan o mabawasan batay sa mga pangangailangan: mas malaki ang sukat, mas maraming lakas. Ayon kay Pavkin, 1 microwatt ng lakas ay sapat na upang magamit ang isang baterya sa isang pacemaker o neurostimulator. Idinagdag din ng dalubhasa na bilang karagdagan sa gamot, ang mga naturang mapagkukunan ng kuryente ay maaaring magamit sa mga astronautika, pati na rin isang baterya sa mga lugar na mahirap maabot at matinding kondisyon.

Ang gastos ng isang kamangha-manghang baterya ay mahirap pa ring kalkulahin: ang lahat ay nakasalalay sa mga kinakailangan ng customer para sa kapasidad nito. Ngunit sa anumang kaso, ang paggamit ng naturang elemento ay babawiin ang gastos sa pagbili nito nang napakabilis. "Para sa paghahambing: upang magpadala ng 1 kg ng mga wire sa kalawakan, kailangan namin ng $ 1 milyon, kung papalitan natin ito ng isang wireless power supply, halata ang mga benepisyo," sinabi ng isang kinatawan ng Rosatom.

Ang pag-unlad ay isinasagawa magkasama ng Research Institute na "Luch", na nakabase sa Podolsk, kasama ang Technological Institute para sa Superhard at New Carbon Materials (TISNUM, Troitsk). Ang baterya ay kasalukuyang isang prototype, ngunit ang Rosatom ay naghahanda na upang ilunsad ang aparato sa serial production. Tulad ng nabanggit ni Alexander Pavkin, maraming mga kumpanya at potensyal na mamumuhunan, na pamilyar sa sample sa eksibisyon, ay nagpakita ng interes sa pag-unlad. Plano ni Rosatom na pumasok sa domestic at foreign market kasama ang imbensyon nito. Ang mga kinatawan ng korporasyon ng estado ay nagtatala na dahil sa mga makabagong pag-aari, ang presyo ng bagong produkto ay magiging napaka mapagkumpitensya at papayagan itong makakuha ng katanyagan hindi lamang sa Russia, kundi pati na rin sa Kanluran.

Tulad ng tala ng mga siyentista at eksperto, ang paggamit ng mga mapagkukunan ng kuryente batay sa nickel-63 ay lilikha ng mga precondition para sa isang teknolohikal na tagumpay sa maraming mga lugar. Sa industriya, ang mga naturang elemento ay maaaring magamit sa mga sensor para sa pagsubaybay sa estado ng mga gusali, mga pipeline, kapaki-pakinabang ang mga ito para masiguro ang pagpapatakbo ng mga de-koryenteng kagamitan, kasama na ang mga proyekto para sa pagpapaunlad ng Arctic, para matiyak ang pagpapatakbo ng teknolohiyang puwang at robot. Ang serial na paggawa ng mga bagong mapagkukunan ay gagawing posible upang lumikha ng isang bagong linya ng mga aparato sa microelectronics, sa partikular, autonomous microprocessor digital na mga aparato na may built-in na suplay ng kuryente. Sa parehong oras, ang Russia ay isang nagbago sa paggawa ng lubos na napayaman na nickel-63: hindi ito ginagamit sa ibang bansa.

Ang Mining and Chemical Combine (Mining at Chemical Combine, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk Teritoryo) na kumpanya ng korporasyon ng estado na Rosatom ay nakumpleto ang conversion (conversion) ng gas na napayaman sa target na isotope nickel-63 (Ni-63) sa isang form na angkop para sa pagtitiwalag sa isang converter ng semiconductor para sa pagkuha ng isang mapagkukunang prototype na mapagkukunan. Iniulat ito sa RIA Novosti ng isang kinatawan ng serbisyo sa pamamahayag ng kumpanya.

Sa ngayon, inaasahan ang paghahatid ng mga kaukulang sangkap para sa pagtitiwalag ng Ni-63 at ang pangwakas na pagpupulong ng prototype na "bateryang nukleyar".

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga mapagkukunang beta-voltaic power ay batay sa pagbabago ng radioactive beta-decay na enerhiya sa kuryente gamit ang isang converter na semiconductor. Ang mga pag-aari ng nickel-63 ay ginagawa itong isang napaka-maginhawang base para sa pinaliit, ligtas at walang maintenance na mga supply ng kuryente na beta-voltaic na may mahabang (hindi bababa sa 50 taon) na buhay sa serbisyo at isang mataas na lakas na lakas na hanggang sa 100 microwatts bawat cubic centimeter. Ang mga power supply na ito ay maaaring gamitin sa mga lugar na mahirap maabot at sa matinding kondisyon. Mula sa pananaw ng kaligtasan para sa mga mamimili, ang bentahe ng nickel-63 ay ito ay tinaguriang "malambot" na beta emitter, kaya't ang radiation ay ganap na naprotektahan ng kaso ng baterya.

Mga baterya na batay sa Nickel-63. Larawan: YouTube

Ang Nickel-63 ay hindi umiiral sa likas na katangian, samakatuwid ito ay nakuha sa pamamagitan ng pag-iilaw ng natural na isotope nickel-62 na may mga neutron sa isang nuclear reactor na may karagdagang pagproseso ng radiochemical at paghihiwalay sa mga centrifuges ng gas.

Ang Mining and Chemical Combine ay gumaganap bilang system integrator ng proyekto. Ang MCC ay nag-organisa ng trabaho sa dalawang direksyon: pagkuha ng isang lubos na napayaman na isotope Ni-63 at lumilikha ng isang espesyal na istraktura para sa isang converter na semiconductor. Ang proyekto ay nagsasangkot sa mga negosyo ng Rosatom na may natatanging mga kakayahan. Sa partikular, ang Electrochemical Plant (Zelenogorsk, Teritoryo ng Krasnoyarsk, na bahagi ng kumpanya ng gasolina ng Rosatom TVEL) ay responsable para sa pagpapayaman ng nickel sa Ni-63 isotope. Ang huling yugto, ang pagpupulong ng isang mapagkukunang prototype na mapagkukunan, ay magaganap sa MCC.

Tulad ng kinatawan ng serbisyo sa pamamahayag ng MCC na nabanggit, ang pagtatayo ng converter ng semiconductor ay batay sa isang bagong disenyo, na husay na nagpapataas ng kahusayan ng lahat ng mga bahagi. Ayon sa mga dalubhasa, ang mga supply ng kuryente batay sa lubos na napayaman Ni-63 at may bagong disenyo ng converter ay lumikha ng isang tagumpay sa platform para sa pagdidisenyo ng mga bagong henerasyon ng mga aparato sa larangan ng cybernetics at artipisyal na intelektuwal. Ito ay isang bagong uri ng instrumento na magbubuo ng batayan para sa isang bagong arkitektura para sa mga elektronikong aparato.