Aatomi aku tänapäeva maailmas. Rosatom esitles Rosatomi usaldusväärset tuumaakut Battery

Jõuallikat saab kasutada ka meditsiinis

IX Atomexpo-2017 foorumil esitles Rosatom üht oma viimastest arendustest – radioaktiivsel isotoopil nikkel-63 põhinevat tuumaakut. Unikaalset jõuallikat saab kasutada meditsiinis ja kosmoses, säästes sellega miljoneid dollareid seadmete kuludelt. Samal ajal on näitusemudelil miniatuursed mõõtmed - ainult 1 kuupsentimeetrit ja selle kasutusiga on vähemalt 50 aastat.

« Lihtsate sõnadega, see on tuumapatarei ja teaduslikult öeldes on see beetakiirguse allikas, mis koosneb beeta-voltarilisest elemendist ja teemandil põhinevast pooljuhtmuundurist. Nikkel-63 looduses ei eksisteeri, see saadakse loodusliku isotoobi nikkel-62 kiiritamisel tuumareaktoris neutronitega koos edasise radiokeemilise töötlemise ja eraldamisega gaasitsentrifuugides,” ütles Teadusinstituudi labori juhataja asetäitja MTÜ Luch. , ettevõte, intervjuus Rosatomi MK teadusosakonnaga Aleksander Pavkin. Ta märkis, et nikkel-63 omadused teevad akust väga mugava, kompaktse ja mis kõige tähtsam turvalise aku, mille võimsustihedus on 1 mikrovatt ja pinge 2 volti. Spetsialist selgitas sellise toiteallika ohutust sellega, et nikkel-63 peetakse "pehmeks" beeta-emitteriks, kuna selle puhul puudub neutron- ega gammakiirgus ning beetakiirguse elektronid neelduvad täielikult muunduris ja on inimesele täiesti kahjutud.

Sel juhul saab aku võimsust vastavalt vajadusele suurendada või vähendada: mida suuremad on mõõtmed, seda rohkem jõudu. Pavkini sõnul piisab aku kasutamiseks südamestimulaatoris või neurostimulaatoris 1 mikrovatist võimsust. Spetsialist lisas ka, et selliseid jõuallikaid saab lisaks meditsiinile kasutada astronautikas, aga ka toiteallikana raskesti ligipääsetavates piirkondades ja ekstreemsetes tingimustes.

Sellise imeaku maksumust on endiselt raske arvutada: kõik sõltub kliendi nõudmistest selle võimsusele. Kuid igal juhul tasub sellise elemendi kasutamine selle ostuhinna väga kiiresti kinni. "Võrdluseks: 1 kg juhtmete kosmosesse saatmiseks kulub miljon dollarit, kui need asendada juhtmevaba toiteallikaga, on kasu ilmselge," rõhutas Rosatomi esindaja.

Arendustööd viidi läbi ühiselt Podolskis asuv Luchi uurimisinstituut koos ülikõva ja uute süsinikmaterjalide tehnoloogilise instituudiga (TISNUM, Troitsk). Praegu on aku prototüüp, kuid Rosatom valmistub juba seadme masstootmisse laskma. Nagu märkis Aleksander Pavkin, näitasid arenduse vastu huvi paljud näitusel näidisega tutvunud ettevõtted ja potentsiaalsed investorid. Rosatom plaanib oma leiutist tutvustada kodumaistele ja välisturgudel. Riigikorporatsiooni esindajad märgivad, et tänu uuenduslikele omadustele on uue toote hind väga konkurentsivõimeline ja võimaldab sellel võita populaarsust mitte ainult Venemaal, vaid ka läänes.

Nagu teadlased ja eksperdid märgivad, loob nikkel-63 baasil põhinevate jõuallikate kasutamine eeldused tehnoloogiliseks läbimurdeks paljudes valdkondades. Tööstuses saab selliseid elemente kasutada hoonete ja torustike seisukorra jälgimiseks andurites, need on kasulikud elektriseadmete töö tagamiseks, sealhulgas Arktika arendusprojektide jaoks, kosmosetehnoloogia ja robootika toimimise tagamiseks. Masstoodang uued allikad võimaldavad luua mikroelektroonikas uut seadmete sarja, eelkõige autonoomseid mikroprotsessoripõhiseid sisseehitatud toiteallikaga digitaalseadmeid. Samal ajal on Venemaa kõrgelt rikastatud nikkel-63 tootmisel uuendaja: ükski teine ​​riik seda ei kasuta.

Lõpuks ilmus meie akuväljakule Rosatom, kes esines Atomexpo-2017 foorumil tuumapatarei mille kasutusiga on vähemalt 50 aastat. Seda märkimisväärset sündmust ära kasutades kaalume rahumeelse aatomi kasutamise väljavaateid mobiilseadmed.

Aatomi (tuuma) aku- see on ikkagi aku, mitte aku, kuna see on oma olemuselt ühekordselt kasutatav elektrivoolu allikas, mida pole võimalik uuesti laadida. Sellest hoolimata erutab avalikkuse kujutlusvõimet tuumapatareide kasutamise väljavaade mobiilseadmetes. Aga kõigepealt asjad kõigepealt.

Mida Rosatom foorumil täpselt esitles? Föderaalse osariigi ühtse ettevõtte NII NPO Luch peadirektor Pavel Zaitsev märkis, et esitatud allikas, mis töötab Ni63 isotoobil, on võimeline tarnima 1 mkW pingega 2 V 50 aasta jooksul. Pavel Zaitsev räägib üsna ausalt tagasihoidlikest voolu-pinge omadustest, pannes põhirõhu pikale kasutuseale. Tõenäoliselt ainuüksi isiklikust tagasihoidlikkusest märkis föderaalse osariigi ühtse ettevõtte "Research Institute NPO Luch" peadirektor tehnilised kirjeldused ainult võimsus, mitte üldtunnustatud võimsus. Kuid me ei kinnita seda suur tähtsus ja lihtsalt arvutage võimsus:

C = 0,000001 W * 50 aastat * 365 päeva * 24 tundi / 2 V = 219 mA

Selgub, et väikese universaalaku mõõtu tuumapatarei mahutavus on täpselt samasugune kui Bluetooth-kõrvaklappide liitium-polümeer (Li-Pol) akul! Pavel Zaitsev soovitab kasutada oma tuumapatarei kardioloogias, mis nii tohutut suurust arvestades tekitab tõsiseid kahtlusi. Võib-olla võib seda tuumaakut vaadelda kui prototüüpi isotoopidest elektri tootmiseks, kuid Rosatomil tuleb akut tuhandeid kordi kokku tõmmata, et see sobiks tänapäevaste südamestimulaatoritega.

Ei ole üldse rahul hinnaga tuumapatarei- riigidirektor ühtne ettevõte teatas nikli isotoobi hinnaks dollarites (!) 4000USD/gramm. Kas see tähendab, et põhikomponent ostetakse välismaalt Venemaalt? Mitu grammi on vaja ühe aku valmistamiseks? Samas märgiti, et vaja oleks ka teemantelemente (pole ka selge, kui palju?), kuid mille maksumus (juba rublades) jääb vahemikku 10 000–100 000 rubla tükk. Mis on sellise aku kogumaksumus? Südamestimulaatorid Venemaal on paigaldatud vastavalt kohustuslik tervisekindlustuspoliis erakorralistel juhtudel või kvoodi olemasolul tasuta. Ebapiisava kvoodi korral ja südamestimulaatoritele välismaist toodangut patsiendid peavad selle eest ise maksma. Kas tuumapatareid paigaldatakse kohustusliku ravikindlustuse eelarve arvelt või peavad vanemad inimesed need eraldi ostma? Kui Rosatomi juhtkonnale meenuks, et Venemaa pensionärid elavad režiimis "seisvad päeva ja peavad vastu öö", siis mõistaksid nad ilmselt absurdset dissonantsi kosmilise kasutusea ja kulude vahel. See viitab sellele, et lugupeetud Pavel Zaitsev kasutab teadus- ja arendustegevuseks eraldatud vahendeid aktiivselt, ilma lõpptarbijatele üldse mõtlemata. Sarnane hinnang Rosatomi "leiutised" pakuvad kasutajad sotsiaalsed võrgustikud:

Vaevalt, et seda kusagil kasutatakse. Olen enam kui kindel, et eelarve kulus nagu alati, osa kulus esitlusele ja toodet ennast ei näe keegi kunagi :)

Deklareeritud kasutusiga (50 aastat), nagu me arvasime, on täpselt pool Ni 63 poolestusajast (100 aastat). Sama loogikat kasutavad ka Bristoli ülikooli teadlased kontseptuaalses videos. Erinevalt Rosatomi akust kasutab Bristoli tuumapatarei C 14 isotoopi ja see võib töötada 5730 aastat! Bristoli ülikool unustas tegelikult 2-ga jagada, kuid 2865 aastat on südamestimulaatori jaoks liiga pikk aeg. Bristoli kontseptsiooni ainulaadsus seisneb selles, et tuumajäätmete probleem lahendatakse nende taaskasutamise teel. tuumapatareid.

Kui kuulate tähelepanelikult ja tõlkite selle video teksti, selgub palju huvitavamat teavet. Esiteks kirjeldatakse üksikasjalikult C 14 isotoobi päritolu

Inglismaa on alates 1940. aastast palju ära teinud tuumareaktorid teadus-, sõja- ja tsiviilotstarbel. Kõik need reaktorid kasutavad kütusena uraani ja reaktori sisemus on valmistatud grafiitplokkidest. Neid grafiidiplokke kasutatakse tuuma lõhustumise protsessis, võimaldades kontrollitud ahelreaktsiooni, mis tekitab pideva soojusallika. Seda soojust kasutatakse seejärel vee muutmiseks auruks, mis seejärel pöörleb turbiine elektri tootmiseks. Tuumaelektrijaamades tekib tuumajäätmeid, mis tuleb ohutult kõrvaldada. Peame lihtsalt ootama, kuni need jäätmed lakkavad olema radioaktiivsed. Kahjuks kulub selleks tuhandeid ja miljoneid aastaid. Samuti nõuab nende aastate jooksul palju raha, et jälgida turvalisust. Kuna me kasutame grafiitreaktoreid, lõi Inglismaa 95 000 tonni kiirgust sisaldavaid grafiidiplokke. See grafiit on ainult üks süsiniku vorm, lihtne ja stabiilne element, kuid kui need plokid asetada väga radioaktiivsesse kohta, muutub osa süsinikust süsinikuks 14. Süsinik 14 võib muutuda tagasi tavaliseks süsinikuks 12, kui selle lisaenergia on kadunud. Kuid see on väga pikk protsess, sest süsiniku 14 poolestusaeg on 5730 aastat.

Hiljuti demonstreerisid Bristoli ülikooli Caboti instituudi teadlased, et väljast tuleva kiirguse toimel koondub plokkidesse süsinik 14. See tähendab, et neid kuumutades on võimalik eemaldada suurem osa kiirgusest – suurem osa kiirgusest väljub gaasina, mida saab siis koguda. Ülejäänud grafiidiplokid on endiselt radioaktiivsed, kuid mitte nii palju, mis tähendab, et neid on lihtsam ja odavam kõrvaldada. Radioaktiivset süsinikku 14 gaasi kujul saab muundada kl. madalad rõhud ja teemandi kõrge temperatuur on teine ​​süsiniku vorm. Radioaktiivsest süsinikust valmistatud kunstlikud teemandid eraldavad beetakiirguse voogu, mis võib tekitada elektrit. See annab meile teemantpatarei tuumaenergia. Et see oleks meie jaoks ohutu, on see kaetud mitteradioaktiivse teemandi kihiga, mis neelab täielikult kogu kiirguse ja muudab selle peaaegu 100% elektrienergiaks. Puuduvad liikuvad osad, hooldus puudub, teemant toodab lihtsalt elektrit. Kuna teemant on maailma kõige kõvem aine, ei suuda ükski teine ​​aine pakkuda radioaktiivsele süsinikule sellist kaitset 14. Seetõttu on väljas tuvastatav väga väike kiirgus. Kuid see on peaaegu sama palju kiirgust kui banaan, seega on see täiesti ohutu. Nagu me ütlesime, laguneb ainult pool süsinikust 14 iga 5730 aasta järel, mis tähendab, et meie teemantpatarei eluiga on hämmastav – 7746. aastal tühjeneb see ainult 50%. Neid teemantpatareisid on kõige parem kasutada seal, kus tavalisi patareisid ei saa asendada. Näiteks satelliitides jaoks kosmoseuuringud või implanteeritud seadmete jaoks, nagu südamestimulaatorid.

Soovitame kõigil esitada oma ettepanekud #diamondbatteryle. Selle uue tehnoloogia väljatöötamine lahendaks palju probleeme, näiteks tuumajäätmed, puhas elekter ja aku kasutusea pikenemine. See viib meid energiatootmise "teemantajastusse".

Bristoli teadlaste väga ilus kontseptsioon 2016. aastal ja väga tagasihoidlik kast Rosatomilt võidakse (?) kunagi arendada teemantelektrijaamadeks, kuid mitte mobiilseadmete tuumapatareideks. Raske on veenda inimesi Fukushima taskus ringi käima, isegi kui nad hakkavad selle eest lisa maksma.

Aatomi kasutamine rahumeelsetel eesmärkidel on üks meie aja vastuolulisi küsimusi, arvestades, et energeetika on kõige monopoliseeritum majandussektor, mil maksud ja tasud moodustavad üle 90% elektri kW-de hinnast. Rahumeelse aatomi tõhusus on küsitav, kuna suhteliselt odava tuumaenergia hind ei sisalda inimtegevusest tingitud tagajärgede kulusid. Seetõttu on mõned riigid, sealhulgas Saksamaa ja Jaapan, otsustanud tuumaenergia kasutamisest energeetikas täielikult loobuda. Taastuvate energiaallikate arendamisega on ju võimalik mitte ainult tuumaenergiast täielikult loobuda, vaid ka luua kõrgtehnoloogiline tööstus, kus on miljoneid kõrge kvalifikatsiooniga töökohti.

Kokkuvõtteks võib öelda, et meil on tõenäoliselt veel üks "Super Battery" tüüpi tehnodrill, mitte teemandiajastu läbimurdeline "leiutis". Ehk siis rahumeelse aatomi kasutamine mikroenergias on nagu sea habemeajamine – kiljumist on palju, aga villast vähe!

Nad on pool sajandit püüdnud arendada beeta-voltaic akusid – uue põlvkonna toiteallikat, kuid tööstusliku tootmiseni pole veel keegi jõudnud. Aku täidist, nikkel-63 isotoopi, looduses ei leidu: seda saab toota vaid kunstlikult.
Mõnes riigis, näiteks USA-s, on nad välja töötanud tehnoloogiad, mis võimaldavad saada niklit, kuid ainult väherikastatud niklit - 63. isotoobi sisaldusega umbes 20%. Tõhusat tuumaakut sellega teha ei saa. Rosatomi ettevõtted on saavutanud enam kui 80% rikastamise.
Venemaa tuumapatarei on MCC, mitmete teiste tööstusettevõtete ja Teaduste Akadeemia ühisprojekt. "Koostöö raames on mitmeid ülesandeid, millest peamine on süsteemiintegratsioon," ütles juhataja asetäitja SR-ile. tehniline osakond GHC Dmitri Druz. "Praegu tehakse mitmeid arendustöid 63. isotoobis suure rikastusega nikli tootmise tehnoloogiaga ja mitmeid töid prototüübi aku loomiseks."
Tuumapatarei tööpõhimõte põhineb beeta-voltaic efektil: radioaktiivse nikli isotoobi beetakiirgus muundatakse elektrienergia. Fotoelektrilise efekti analoog, selle erinevusega, et elektron-augu paarid tekivad pooljuhi kristallvõres beetaosakeste (kiirete elektronide), mitte footonite mõjul.
"Põhimõtteliselt koosneb nikkel-63 isotoobil põhinev aku neljast osast: pooljuht-beeta-kiirguse muundurist, mis on kaetud üliõhukese kõrgelt rikastatud nikkel-63 isotoobi kihiga, aku kontaktoritest ja miniatuursest suletud korpusest," ütleb Dmitri. Druz.

ALLIKA SPETSIFIKATSIOONID

100 µW/cm

ERIVÕIMSUS

16,6,2 mm

MÕÕTMED

> 50 aastat

ELUAEG

20 %

Esimese tuumapatarei näidise kavatsevad nad toota mäe- ja keemiakombinaadis 2016. aasta lõpus – 2017. aasta alguses. Allikate kuju ja mõõtmed on kohandatud mikrovatt-klassi akudele, eriti neuro- ja südamestimulaatoritele. Tulevikus sõltuvad toote omadused ja omadused rakendusest ja kliendi nõudmistest. "Need võivad olla tuttavad vormitegurid - "tahvelarvutid" või miniatuursed AA-patareid või mikrominiatuursed kujundid," loetleb Dmitri Druz.

Tehnoloogia on läbimurdeline – see edestab kõiki praegu tuntud lääne analooge isegi mitte sammu, vaid mitme sammu võrra. Projekti elluviimiseks on vaja lahendada fundamentaalseid ja rakendusteaduslikke probleeme ning rakendada Rosatomi tööstustehnoloogiaid, mis on jällegi lääne omadest üle läinud. Ja kõik see tervikuna, nagu me loodame, võimaldab meil alustada järgmine aasta luua ainulaadne toode. Peeter Gavrilov, tegevdirektor MCC

Huvi tõttu uue toote vastu ilmusid ajakirjanduses väljaanded teiste organisatsioonide arengutest.
Nii lõi MISiSi, TISNUMi, MIPTi ja NPO Luchi teadlaste meeskond nikkel-63 isotoobi ioniseeriva kiirguse jaoks uue energiamuunduri prototüübi. Kuid see pole tuumapatarei, vaid tuumageneraator. Uurimisrühma juht, MISiS-i pooljuhtide ja dielektrikute materjaliteaduse osakonna juhataja, professor Juri Parkhomenko kommenteerib: „Olime silmitsi põhimõtteliselt teistsuguse ülesandega - kiirgusstimuleeritud mehaanilise elektrilise vahelduvpinge generaatori väljatöötamine, mis töötab nikkel-63 isotoobi ioniseeriva kiirguse energia.
Selle aku südameks on konsool, õhuke bidomeenistruktuuriga piesokristallilise liitiumniobaadi plaat. Beeta-lagunemise ajal nikkel-63 isotoobis vabanev energia muundatakse piesokristallkonsooli mehaaniliste vibratsioonide energiaks, mis omakorda muundatakse elektroodidel vahelduvpingeks.
Nii beeta-voltaic kui ka mikroelektromehaanilised allikad (analoogselt MISiS-i ja partnerite arendamisega) ilmusid rohkem kui 10 aastat tagasi, kuid neil kõigil puudub tõhusus ja võimsus, mida kõrgelt rikastatud nikkel-63 suudab pakkuda. Nagu Dmitri Druz märgib, on juba praeguses uurimis- ja arendustegevuse etapis selge, et GKhK aku ületab kõik aku näidised, mis kasutavad nikkel-63 beetalagunemise energiat. „Meie allikal on mitmeid eeliseid nii tõhususe ja võimsuse kui ka suuruse ja vähenõudlikkuse osas. Seda saab kasutada ka kõige ekstreemsemates tingimustes,” rõhutas Dmitri Druz.
Rosatomi kaubamärgi all olev tuumaaku saab peagi reaalsuseks ja on põhjust arvata, et see toode muudab revolutsiooni mitte ainult kodumaisel, vaid ka maailmaturul.

Potentsiaalsed tarbijad
Meditsiinilised südamestimulaatorid kasutavad plutoonium-238 energiaallikana ja kestavad umbes 10 aastat. Südamestimulaatorite vahetamine on keeruline operatsioon, tuumapatarei puhul pole deimplantatsiooni vaja 50 aasta pärast. Tuumatööstuses saab tuumapatareisid paigaldada temperatuuri- ja kiirgusseireanduritesse. Tuumaakudest saab autonoomsete navigatsiooniseadmete võrkude, telemeetriasüsteemide ja paljude parameetrite võrguseire asendamatu osa. Kauakestvad allikad võtavad pauguga vastu erinevate veealuste süsteemide loojad, põhjamaa vallutajad ja sõjatööstus.
Tootmine
Nikkel-63 on puhas energiaallikas: pehme beetakiirgusega ei kaasne kahjulikku gammakiirgust. Poolväärtusaeg on 100 aastat. Isotoobi tootmiseks on vaja kahte rikastamisetappi: esmalt tsentrifuugides nikkel-62 jaoks, seejärel pärast rikastamist ja eraldamist nikkel-63 jaoks.
Igasse majja?
Kes meist ei tahaks, et meie nutitelefonid, arvutid või tahvelarvutid kestaks 50 aastat ilma laadimiseta? Ohutuse seisukohalt pole takistusi: nikkel-63 beetakiirgust neelab aku korpus. Küll aga kardetakse, et leidub inimesi, kes tahavad akut lahti võtta. Ja siis võivad sellel olla negatiivsed tagajärjed. Tarbijate laialdasel juurdepääsul tuumapatareidele ja -generaatoritele on veel üks takistus – hind. 1 g nikkel-63 saamise keeruka tehnoloogia tõttu maksab see sadu tuhandeid rublasid. Kuigi aku vajab palju vähem kui grammi, on see kallis. Kui aga toodet testida teadmistemahukates kõrgtehnoloogilistes tööstusharudes, siis nõudlus kasvab ja siis tööstuslik tootmine nikkel-63 ja hind on palju madalam. Tähtis küsimus: Kuidas kompaktseid tuumaenergiaallikaid taaskasutada? "Optiimne on need töötlemiseks üle anda lagunemata isotoobi eraldamiseks," ütleb kaevandus- ja keemiatehase tehnilise osakonna juhataja asetäitja Dmitri Druz.

Peal Sel hetkel teadus edeneb ja areneb. Tänaseks on tuumapatarei juba leiutatud. Selline energiaallikas võib kesta kuni 50 ja mõnikord kuni 100 aastat. Kõik oleneb suurusest ja kasutatavast radioaktiivsest ainest.

Esimese teate tuumapatarei tootmise kohta tegi Rosatom. 2017. aastal esitles see ettevõte näitusel prototüüpi.

Teadlased suutsid optimeerida tuumapatarei kihte, mis kasutavad elektri tootmiseks nikkel 63 isotoobi beeta-lagunemist.

1 grammi seda ainet sisaldab 3300 millivatt-tundi.

Aatomipatarei tööpõhimõte

Energia tootmine põhineb keemilisel reaktsioonil, milles kasutatakse erinevat tüüpi isotoope. Beeta-lagunemise ajal tekib elektripotentsiaal. Ja see annab voolu.

Kas tuumapatareid on ohtlikud?

Arendajad väidavad, et sellised akud on tavakodanikele täiesti ohutud. Ja seda kõike seetõttu, et korpuse disain on läbimõeldud.

On teada, et beetakiirgus kahjustab keha. Kuid loodud tuumapatareis on see pehme ja imendub energiaelemendi sees.

Praegu tuvastavad eksperdid mitu tööstust, milles kavatsetakse kasutada Venemaa A123 tuumaakut:

1. Ravim.
2. Kosmosetööstus.
3. Tööstus.
4. Transport.

Lisaks nendele aladele saab uusi vastupidavaid energiaallikaid kasutada ka teistes.

Tuumapatarei plussid

Sellel on mitmeid positiivseid omadusi:

• Vastupidavus. Need võivad kesta kuni 100 000 aastat.
• Võime taluda kriitilisi temperatuure.
• Nende väiksus võimaldab neid kaasas kanda ja kasutada kompaktsetes seadmetes.

Tugeva aku miinused

• Tootmise keerukus.
• On oht saada kiirgust. Eriti kui korpus on kahjustatud.
• Kallis. Üks tuumapatarei võib maksta 500 000 kuni 4 500 000 rubla.
• Saadaval kitsale inimeste ringile.
• Väike sortiment.

Tuumapatareide uurimis- ja arendustegevusega tegelevad mitte ainult suurettevõtted, vaid ka tavatudengid. Nii arendas üks üliõpilane Tomskis oma aku, kasutades tuumaenergia, mis võib töötada ilma laadimiseta umbes 12 aastat. Leiutise töö põhineb triitiumi lagunemisel. Selline aku ei muuda aja jooksul oma omadusi.

Nutitelefoni tuumaaku

2019. aastaks vabastatakse telefonide tuumaenergiaallikad. Need näevad välja nagu alloleval pildil.

Need meenutavad teatud tüüpi mikrolülitust, mis sisestatakse mobiiltelefoni spetsiaalsetesse pistikutesse. See aku võib kesta 20 aastat. Pealegi ei pea seda kogu selle aja laadima. See on võimalik tänu tuuma lõhustumise protsessile. Tõsi, selline energiaallikas võib paljusid hirmutada. Kõik ju teavad, et kiirgus on kahjulik ja hävitab organismi. Ja vähestele inimestele meeldib sellist telefoni terve päeva enda kõrval kanda.

Kuid teadlaste sõnul on selline tuumapatarei täiesti ohutu. Kuna triitium osaleb toimeainena. Selle lagunemise ajal tekkiv kiirgus on kahjutu. Triitiumi tööd näete pimedas helendaval kvartskellal. Aku talub miinus 50 kraadist pakast. See töötab stabiilselt ka pluss 150 C 0 juures. Samal ajal ei täheldatud tema töös kõikumisi.

Hea mõte on selline aku käepärast hoida, et vähemalt telefoni tavalise akuga laadida.

Sellise aku pinge on vahemikus 0,8–2,4 volti. Samuti genereerib see 50 kuni 300 nanoamprit. Ja kõik see juhtub 20 aasta jooksul.

Võimsus arvutatakse järgmiselt: C = 0,000001W * 50 aastat * 365 päeva * 24 tundi / 2V = 219mA

Hetkel on aku väärtuseks 1122 dollarit. Kui konverteerida rubladeks praeguse kursi (65,42) järgi, tuleb see välja 73 400 rubla.

Kus kasutatakse tuumapatareisid?

Kasutusala on peaaegu sama, mis tavalistel akudel. Neid kasutatakse:

• Mikroelektroonika.
• Rõhu- ja temperatuuriandurid.
• Implantaadid.
• Liitiumelementide energiapangadena.
• Identifitseerimissüsteemid.
• Tundi.
• SRAM-mälu.
• Väikese võimsusega protsessorite toiteks, näiteks FPGA, ASIC.

Need pole ainsad seadmed, tulevikus suureneb nende nimekiri oluliselt.

Nikkel 63 tuumapatarei ja selle omadused

See isotoobil 63 valmistatud tuumaenergiaallikas võib kesta kuni 50 aastat. See töötab beeta-voltoose efekti tõttu. See on peaaegu nagu fotoelektriline efekt. Selles tekivad kiirete elektronide ehk beetaosakeste toimel elektron-augu paarid pooljuhi kristallvõres. Ja fotoelektrilise efektiga ilmuvad nad footonite mõjul.

Nikkel-63 aatomipatarei saadakse nikkel-62 sihtmärkide kiiritamisel reaktoris. Teadlase Gavrilovi väitel kulub selleks umbes 1 aasta. Vajalikud sihtmärgid on Zheleznogorskis juba olemas.

Kui võrrelda uusi Venemaa tuumapatareisid nikkel 63-l liitiumioonakudega, on need 30 korda väiksemad.

Eksperdid ütlevad, et need energiaallikad on inimestele ohutud, kuna kiirgavad nõrku beetakiirgust. Lisaks ei tule need välja, vaid jäävad seadme sisse.

Selline jõuallikas on praegu ideaalne meditsiiniliste südamestimulaatorite jaoks. Kuid arendajad ei räägi kuludest. Kuid saate arvutada ilma nendeta. 1 gramm Ni-63 maksab praegu umbes 4000 dollarit. Siit võime järeldada, et täisväärtuslik aku nõuab palju raha.

Nikkel 63 kaevandatakse teemantidest. Kuid selle isotoobi saamiseks oli vaja luua uus tehnoloogia vastupidava teemantmaterjali lõikamiseks.

Üldiselt koosneb tuumapatarei emitterist ja kollektorist, mis on eraldatud spetsiaalse kilega. Kui radioaktiivne element laguneb, eraldab see beetakiirgust. Selle tulemusena saab see positiivselt laetud. Sel ajal on kollektor negatiivselt laetud. Pärast seda tekib potentsiaalide erinevus ja tekib elektrivool.

Sisuliselt on meie aatomipatarei kihiline kook. 200 teemantpooljuhi vahel on 200 energiaallikat, mis on valmistatud niklist 63. Energiaallika kõrgus on umbes 4 mm. Selle kaal on 250 milligrammi. Väike suurus on Venemaa tuumapatarei jaoks suur pluss.

Vajalikke mõõtmeid on raske leida. Isotoobi suur paksus ei lase selles ilmuvatel elektronidel välja pääseda. Väike paksus ei ole kasulik, kuna beeta-lagunemiste arv ajaühikus väheneb. Sama kehtib ka pooljuhi paksuse kohta. Aku töötab kõige paremini, kui isotoobi paksus on umbes 2 mikronit. Ja teemantpooljuht on 10 mikronit.

Kuid see, mida teadlased on seni saavutanud, ei ole piir. Heitmeid saab suurendada vähemalt kolm korda. See tähendab, et tuumapatarei saab teha 3 korda odavamalt.

Süsinik-14 tuumapatarei kestab 100 aastat

Sellel aatomipatareil on võrreldes teiste kiirgusenergiaallikatega järgmised eelised:

1. Odavus.
2. Ökoloogiline puhtus.
3. Pikk kasutusiga kuni 100 aastat.
4. Madal toksilisus.
5. Ohutus.
6. Võimalus töötada äärmuslikes temperatuuritingimustes.

Radioaktiivse süsiniku isotoobi 14 poolestusaeg on 5700 aastat. See on absoluutselt mittetoksiline ja odav.

Mitte ainult USA ja Venemaa, vaid ka teised riigid tegelevad aktiivselt tuumapatarei moderniseerimisega! Teadlased on õppinud karbiidsubstraadil kilet kasvatama. Selle tulemusena langes substraadi hind lausa 100 korda. See struktuur on kiirguskindel ja muudab selle energiaallika ohutuks ja vastupidavaks. Kasutades tuumapatareides ränikarbiidi, on võimalik saavutada selle töö 350 kraadi Celsiuse järgi.

Seega õnnestus teadlastel oma kätega aatomipatarei luua!