Атомные батареи Betavolt могут удовлетворить потребности в долговременном энергоснабжении при различных сценариях, таких как аэрокосмическая промышленность. Такие батареи могут стоить $100 за кВт·ч, что вдвое дешевле самых простых литий-ионных версий. "Росатом" изготовил первую опытную партию компактных ядерных батареек. Срок службы такой батарейки составляет не менее 50 лет, стоимость – около 4000 долларов. Атомная батарейка состоит всего из двух ключевых компонентов: источника бета-излучения и полупроводникового преобразователя.
Российские ученые создали атомную батарейку с зарядом на 20 лет
В России представили прототипы уникальных ядерных батареек, срок службы которых составляет более пятидесяти лет. "Росатом" изготовил первую опытную партию компактных ядерных батареек. Главная/Новости/Китай представил ядерную батарейку размером с монету, которой хватит на 50 лет. Атомная батарейка, также известная как радиоизотопный генератор тепла (РИГТ), является источником энергии, который использует процесс распада радиоактивных изотопов для. С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи, пишет RT. "Росатом" изготовил первую опытную партию компактных ядерных батареек.
В МИФИ создали прототип плутониевой батарейки
Для эвакуации последних РИТЭГов с автономных антарктических метеопостов в 2015 году, кстати, пришлось снаряжать полярную миссию. С тех пор российские автоматические метеостанции в труднодоступных районах электричество получают от ветряков. Секрет в специальных термофотоэлементах, которые эффективно преобразуют свет ближнего диапазона инфракрасного спектра в электричество. В итоге энергии теряется меньше. Правда, батарейка остается объектом лабораторных исследований. Оттого и многочисленные разъемы на окружающих корпус фланцах. И радиоактивного изотопа внутри пока нет: разогрев рабочей капсулы имитирует обычная нить накаливания. Остальные параметры соответствуют проектным значениям, в том числе и напряжение на выходных клеммах. Захоронят по программе «Вакуум в рабочей камере нужен для исключения конвекционных потерь. Теплопроводность в сердцевине изделия отсутствует, и нужно добиться, чтобы как можно больше энергии альфа-распада переходило в излучение, — объясняет Петр Борисюк. Но так в теории — чтобы проверить это, вскоре мы проведем натурный эксперимент».
Такая батарейка относительно безопасна для человека и способна работать до 20 и более лет, но из-за дороговизны производства пока не может использоваться в быту. Её применение возможно в специальных приборах, в том числе работающих в критических условиях — в космосе, под водой или в высокогорных районах. Об этом сообщает пресс-служба вуза. Разработка описана в научном журнале Applied Radiation and Isotopes. Новая батарейка преобразует энергию радиоактивного распада в электрическую и может использоваться для питания микроэлектронной аппаратуры. Она относится к так называемым бетавольтаическим элементам.
В основе атомной батарейки Betavolt используется изотоп никель-63 и алмазные полупроводники. В процессе радиоактивного распада он превращается в изотоп медь-64. В природе изотопа никель-63 не существует. Он получается в специальных ядерных реакторах, поэтому цена 1 г изотопа запредельная. Явно не для батареек смартфонов.
Вечерний 3DNews Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы.
Правда, конкретные сроки, как и стоимость, пока не озвучены. Стоит отметить, что рабочий цикл в 50 лет избыточен для обычных смартфонов, которые пользователь меняет каждые несколько лет. Также пока не ясно, захочет ли кто-то иметь при себе «карманный ядерный реактор», несмотря на уверения в его полной безопасности.
Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
И такие источники уже имеют свою реализацию в виде так называемых «атомных батареек». В основе ее лежит патент на оригинальную микроканальную 3D-структуру никелевого бетавольтаического элемента. Примененные подходы позволили в три раза уменьшить по сравнению с существующими аналогами габариты батареи. Одновременно с этим в 10 раз возросла удельная мощность источника. Расчеты, проведенные учеными, позволяют утверждать, что такой источник способен проработать не менее 20 лет без необходимости замены.
И все это время продолжала вырабатывать энергию — приблизительно 28 000 лет… Понимаем, что звучит это слишком смело даже для научной фантастики, и тем не менее есть реальные шансы, что подобная батарейка поступит в продажу в самое ближайшее время. Итак, что же такое — "тысячелетняя атомная батарея"? Начнем с того, что ее корпус сделан из необычного материала — синтетических наноалмазов. Внутрь корпуса помещен радиоактивный сердечник, изготовленный из переработанных ядерных отходов, — углерода-14. Этот изотоп применяется в ядерной медицине, с его помощью диагностируют заболевания желудочно-кишечного тракта. Ядерные реакторы, использующие воду в активной зоне, также являются источником углерода-14. Дальше процитируем пресс-релиз: "Радиоизотопы выделяют большое количество тепла. Благодаря неупругому рассеянию, возникающему из-за присутствия монокристаллического алмаза, конструкция предотвращает самопоглощение тепла радиоизотопом и обеспечивает быстрое преобразование в электроэнергию".
В перспективе новинку можно будет применять как источник питания в том числе и аварийный , а также датчик температуры, в разного плана устройствах, эксплуатация которых подразумевается в труднодоступных и удаленных местах с экстремальными температурами - космос, высокогорье, большие водные глубины. Сейчас отечественные разработчики занимаются получением международного патента на свое изобретение, которое, нужно отметить, признали ведущие мировые эксперты, а в Research and Markets российский "МИСиС" назвали одним из основных участников глобальной отрасли бетавольтаических батарей.
И даже такие количества требуют контроля специалистов. Излучение Распадаясь, радиоактивные элементы создают разные виды опасного излучения: это могут быть потоки ядер гелия альфа-излучение , высокоэнергетических фотонов гамма и электронов бета. При распаде трития образуется почти чистое бета-излучение с частицами невысоких энергий. Они неспособны проникнуть сквозь кожу, а в воздухе пролетают всего несколько миллиметров. По словам Александра Аникина, небольшое количество молекулярного трития, даже попав в легкие, за время между вдохом и выдохом не сможет нанести серьезного вреда. Проблема в том, что это водород, а значит, он способен легко встроиться в молекулы воды, оказываясь в жидкостях тела и даже биологических полимерах, включая ДНК. С учетом того, что 1 кюри соответствует 37 млрд Бк, легко подсчитать, что 1 г этого изотопа способен загрязнить десятки миллионов тонн воды, сделав ее опасной. Неудивительно, что улавливанию и нейтрализации этого элемента уделяется такое внимание. Александр Аникин, заместитель директора отделения, начальник научно-технического отдела разработки технологии и оборудования для получения изотопов и изотопной продукции ВНИИНМ им. Бочвара: «В прессе можно встретить сенсационные заявления о создании тритиевых батареек для смартфонов. Это, конечно, мечта: такой источник позволит телефону обходиться без подзарядки годами. Мы и сами просчитывали подобный вариант, но поняли, что пока он вряд ли возможен. Но все же их недостаточно для питания целого гаджета — либо батарейка будет слишком большой и потеряет одно из главных своих преимуществ, компактность». Батарея Радиоизотопные источники тока трудно назвать технологической новинкой. Существуют РИТЭГ и другие термоэлектрические батареи, которые используют распад нестабильных ядер для извлечения тепла и превращения его в электричество. В таких генераторах применяются достаточно мощные излучатели с большими потоками альфа- и бета-частиц высоких энергий стронций-90, америций-241 и даже плутоний-238 , позволяющие получать сотни ватт.
Ядрена батарейка
Но смогут ли люди к этому быстро привыкнуть? Рассуждает эксперт по мобильным технологиям Николай Турубар. Николай Турубар эксперт по мобильным технологиям «Это все уже очень быстро решается. Например, блютуз-гарнитура очень долго не могла войти в рынок, хотя была давно известна, давно разработана, но людям не нравилось, когда человек идет по улице и говорит как будто с самим собой. Производители специально сделали светодиоды, чтобы они мигали, чтобы люди видели, что это не бзик, что он говорит не сам с собой, что он говорит в эту штучку, и люди специально прикладывали руку к пустому уху, где гарнитура, чтобы окружающие видели, что это не психоз. Но когда критическая масса была достигнута, все стали ими пользоваться, это уже привычно. В настоящее время батарейка проходит пилотные испытания.
Они объяснили это тем, что конструкция имеет многослойную структуру и не может облучать людей, а также защищена от возгорания. После истечения срока службы длительностью около 50 лет, ядерный материал полностью разложится. Это значит, что если установить его в смартфон, он не будет резко выключаться на морозе, как это делают многие популярные модели.
Также компактный размер и 5-миллиметровая толщина позволят сделать смартфоны тоньше и легче. Освободившееся место можно будет использовать для установки улучшенной системы охлаждения, хорошей камеры и так далее. В общем, потенциал использования ядерного аккумулятора в мобильных устройствах очень большой. Возможно, смартфоны будущего будут работать на протяжении всей жизни человека Также изобретение Betavolt можно будет использовать в медицинской технике вроде кардиостимуляторов. Благодаря источнику питания, который не требует подзарядки и обслуживания, они будут работать по несколько десятков лет — хирургические вмешательства для замены аккумулятора будут не нужны. Такая технология уже использовалась в 1970-е годы, когда примерно 3000 американских пациентов получили кардиостимуляторы на «вечных» ядерных батарейках. Как и в случае с аккумулятором Betavolt, энергия вырабатывалась за счет распада радиоактивных изотопов.
Батарейку можно применять в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах, а также в труднодоступных или абсолютно не доступных местах: в космосе, под водой, в высокогорных районах. В настоящий момент разработчики завершают процедуру международного патентования изобретения, а само устройство уже признано зарубежными экспертами.
Европейцы активно используют для обогрева городов газ, но в данном случае важно лишь то, что мы так и не научились хранить большие объёмы энергии. Существующие технологии топчутся на месте уже несколько десятилетий, а автопроизводители никак не могут уйти от использования лития. Мобильные телефоны разражаются за несколько часов интенсивной работы, а бесперебойный станции громоздкие и недорогие. В настоящее время проблема не имеет решения, а твердотельные батареи пока массово не выпускаются. Теоретически, сдвинуться с мёртвой точки удастся к концу текущего десятилетия, но мы уже не раз слышали подобные рассказы от учёных и крупных аналитиков. Например, это могут быть различные имплантаты, находящиеся внутри человека годами. Необходимость замены батарейки без хирургической операции невозможна, а сфер, где требуется небольшой и очень мощный источник питания очень много. Недавно в научных изданиях появилась любопытная информация о компании Betavolt Technology, которая представила атомную батарейку. Размер батарейки немногим меньше монеты, а сама она способна обеспечивать энергией устройства в течение примерно половины века без необходимости дополнительной зарядки или технического обслуживания. На сайте Betavolt Technology отмечается, что в перспективе такая батарейка может быть использована не только в медицинских приборах, но и найдёт жизнь в потребительской электронике.
«Ядерные батарейки» для космической техники
Но для компактной «батарейки» такой метод не подойдет, нужны способы прямой конвертации — без промежуточного носителя. В них делящийся материал нагревает термопару, которая генерирует электрический ток между двумя разнородными проводниками с отличающейся температурой эффект Зеебека. Они довольно широко используются в космонавтике, а также на Земле в отдаленных от цивилизации местах. Например, они применялись как элементы питания в советских маяках вдоль Северного морского пути их было сделано более тысячи штук к концу 1980-х , или в американских долговременных зондах на океаническом дне. Чаще всего они весят несколько центнеров и обладают электрической мощностью до нескольких сотен ватт. Но существовали даже электрокардиостимуляторы с радиоизотопным питанием. Они не применяются с 1972 года, а их носителей к 2020-му году осталось менее десятка.
Проблема таких устройств в очень низкой эффективности — термопары обеспечивают преобразование лишь считаных единиц процентов тепла в электричество. Есть проекты повышения этого показателя вкупе с удешевлением РИТЭГов: либо за счет добавления фотоэлектрических преобразователей как в солнечных панелях, только для инфракрасного излучения , либо за счет использования двигателей Стирлинга.
Изделие способно работать до двадцати лет. Причём батарейка может быть применена в нескольких функциональных режимах: в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах и в труднодоступных или недоступных местах, например, в космосе, под водой или в высокогорных районах.
Конечно, это не вечность, но все равно очень долго. Чем больше период полураспада активного изотопа, тем дольше проработает батарейка на его основе. Скажем, если в сердцевине находится торий 228 — пару лет, если америций 241 — полновесные четыре века. На больших временных промежутках, скорее всего, станут терять рабочие свойства другие компоненты: начнут разрушаться провода, проявится деградация фотоэлементов, возможна и потеря вакуума в капсуле, — рассказывает руководитель коллектива разработчиков, заведующий кафедрой физико-технических проблем метрологии Института лазерных и плазменных технологий «ЛаПлаз» НИЯУ «МИФИ» Петр Борисюк. При этом стоит напомнить: чем меньше живет активный изотоп, тем выше при одинаковой энергии распада его мощность».
Наследница советских РИТЭГов Применяемый в плутониевой батарейке принцип преобразования энергии ядерного распада в электрическую называется термофотовольтаическим. Альфа-источник окружен вакуумной капсулой, внешние стенки которой покрыты слоем наночастиц. Тепло от ионизирующего излучения нагревает капсулу примерно до 1,5 тыс. К, заставляя ее поверхность светиться. Это улавливают окружающие капсулу фотоэлементы, способные выдерживать колоссальную жару. И на выходе уже сейчас, на стадии прототипа, обеспечивается мощность, способная заставить светиться электрическую лампочку на несколько свечей.
Фото topwar. Российские исследователи предложили нанести радиоактивный элемент по обе стороны планарного p-n перехода. Это позволило сделать технологию изготовления элемента более простой. При этом появилась возможность контроля обратного тока, существенно влияющего на общую мощность батареи. Так же увеличена в 14 раз эффективная площадь преобразования бета-излучения, что увеличило общий выходной ток.
Российская армия получит портативные атомные источники электропитания военной техники
| Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина | Ядерная батарейка вошла в Единый отраслевой тематический план научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ «Росатома». |
| Российские учёные создали прототип ядерной батарейки, которую можно не заряжать годами | Петр Борисюк занимается разработкой атомной батарейки, способной работать без подзарядки порядка 80 лет. |
| Новости — Российские ученые создали атомную батарейку с зарядом на 20 лет | Заново изобрели электричество: батарейка с сердечником из ядерных отходов будет работать 28 тысяч лет. |
| В России создана миниатюрная и долговечная атомная батарейка - Бора-медиа | Рассчитана на 50 лет работы без подзарядки – Самые лучшие и интересные новости по теме: Батарейка, Китай, Ядерный реактор на развлекательном портале |
Китай представил ядерную батарейку размером с монету, которой хватит на 50 лет
| В НИЯУ МИФИ создали прототип ядерной батарейки | Официальный сайт НИЯУ МИФИ | «Ядерная батарейка» впервые разработана в России, передает РИА «Новости». |
| Российские ученые создали атомную батарейку с зарядом на 20 лет | Заново изобрели электричество: батарейка с сердечником из ядерных отходов будет работать 28 тысяч лет. |
| В Красноярском крае разработана атомная батарейка, работающая 50 лет | Российская «атомная батарейка» способна проработать 20 лет! |
| В России создали «ядерную батарейку» для космоса и авиации | И вот очередная громкая новость: американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая способна проработать тысячи лет. |
| Российские ученые создали атомную батарейку, которая может работать 20 лет — Нож | С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи, пишет RT. |
Российские ученые создали уникальную атомную батарейку
Также известно, что атомная батарейка может быть создана на основе изотопа америций-241, в этом случае устройство будет работать 432 года. Смотрите видео онлайн «Атомная батарейка. 80 лет без подзарядки» на канале «Росатом» в хорошем качестве и бесплатно, опубликованное 17 июля 2023 года в 15:04, длительностью 00. Новости / Батарейки и аккумуляторы. Российские ученые создали атомную батарейку, которая способна работать до 20 лет. Компактные «атомные батарейки» со сроком службы до 50 лет крайне востребованы в приборах и системах, где замена источников питания затруднительна, высокозатратна или.
Почему не делают смартфоны и ноутбуки на атомных батарейках? И могут ли они появиться в будущем?
Атомные батарейки, то есть источники электрического тока, получающие энергию от распада радиоактивных веществ. Новости энергетики. Рубрики. Российские специалисты разработали "атомную батарейку", имеющую повышенную мощность. Ученые НИТУ «МИСиС» разработали атомную батарейку с повышенной в десять раз мощностью. На фото: Новая российская атомная батарейка стала в десять раз мощнее и вдвое дешевле аналогов © НИТУ «МИСиС». Ученые российской атомной отрасли вплотную приблизились к созданию так называемого бета-вольтаического источника питания на основе радиоактивного изотопа никель-63.
Ученые создали атомную батарейку. Она может работать 20 лет
Присутствие изотопа водорода на АЭС обязательно отслеживают. Причем чем выше температура, тем больше скорость его диффузии. Поэтому для безопасности тритий выделяют, концентрируют и переводят в твердое состояние, чтобы утилизировать вместе с остальными радиоактивными отходами». На некоторых реакторах изотоп специально вырабатывают для подобных нужд, хотя это производство трудно назвать массовым. И даже такие количества требуют контроля специалистов.
Излучение Распадаясь, радиоактивные элементы создают разные виды опасного излучения: это могут быть потоки ядер гелия альфа-излучение , высокоэнергетических фотонов гамма и электронов бета. При распаде трития образуется почти чистое бета-излучение с частицами невысоких энергий. Они неспособны проникнуть сквозь кожу, а в воздухе пролетают всего несколько миллиметров. По словам Александра Аникина, небольшое количество молекулярного трития, даже попав в легкие, за время между вдохом и выдохом не сможет нанести серьезного вреда.
Проблема в том, что это водород, а значит, он способен легко встроиться в молекулы воды, оказываясь в жидкостях тела и даже биологических полимерах, включая ДНК. С учетом того, что 1 кюри соответствует 37 млрд Бк, легко подсчитать, что 1 г этого изотопа способен загрязнить десятки миллионов тонн воды, сделав ее опасной. Неудивительно, что улавливанию и нейтрализации этого элемента уделяется такое внимание. Александр Аникин, заместитель директора отделения, начальник научно-технического отдела разработки технологии и оборудования для получения изотопов и изотопной продукции ВНИИНМ им.
Бочвара: «В прессе можно встретить сенсационные заявления о создании тритиевых батареек для смартфонов. Это, конечно, мечта: такой источник позволит телефону обходиться без подзарядки годами. Мы и сами просчитывали подобный вариант, но поняли, что пока он вряд ли возможен.
Для каких применений? При емкости 3 300 мегаватт-часов BV100 имеет плотность энергии, более чем в десять раз превышающую плотность энергии обычных литиевых батарей. Эти замечательные характеристики обеспечивают постоянное энергоснабжение в течение исключительно длительного времени. Одной из ключевых особенностей BV100 является способность сохранять свою мощность в течение пятидесяти лет, исключая необходимость в частой подзарядке или обслуживании.
При размерах всего 15 x 15 x 15 мм эта батарея в настоящее время рассчитана на 100 микроватт и 3 вольта. Конечно, такой мощности пока недостаточно для питания повседневных электронных устройств, таких как смартфоны. Однако она дает представление о будущих применениях.
Как говорил профессор Лозовский, который у меня преподавал в универе: настоящие учёные - это люди, которые удовлетворяют своё любопытство за счёт государства или своих работодателей. Он имел в виду конечно фундаментальную науку, людей, реально тронутых на науке и пытающихся понять, как устроен мир. А без развития фундаментальной науки её прикладные области инженерия просто не смогут развиваться.
Дмитрий Трунин Физики оптимизировали толщину слоев ядерной батарейки, использующей для производства электрической энергии бета-распад изотопа никеля-63.
В одном грамме построенной ими батарейки запасено около 3300 милливатт-час, это лучший результат среди никелевых ядерных батареек и он в десять раз превосходит плотность энергии, запасаемой в обычных химических элементах. Статья опубликована в журнале Diamond and Related Materials. Обычные батарейки , которые используют для питания часов, карманных фонариков, игрушек и других сравнительно небольших автономных электрических приборов, получают электрическую энергию с помощью химических реакций. В ходе этих реакций, которые называют окислительно-восстановительными , заряд «перетекает» через электролит с одного электрода на другой, и на электродах возникает разность потенциалов. Если соединить концы батарейки проводом, электроны постараются перераспределиться так, чтобы разность потенциалов исчезла — по проводу потечет ток. Химические батарейки, которые также называют гальваническими элементами , обладают высокой эффективностью отношением мощности создаваемого тока к массе , но сравнительно быстро разряжаются, и это заметно ограничивает их автономную работу. Конечно, при определенной конструкции химических элементов их можно перезаряжать тогда их называют аккумуляторами , однако даже в этом случае батарейку нужно как-то соединить с зарядным устройством, что иногда не очень удобно — например, если она обеспечивает питание кардиостимулятора.
Очевидно, что остановить его работу, чтобы заменить элемент питания, невозможно. К счастью, электрическую энергию можно получать не только в химических реакциях.