Kernfässer und Perspektiven für ihre Verwendung

In jüngster Zeit wurde häufig berichtet, dass russische Spezialisten von Rosatom-Instituten die Herstellung von Kernbatterien beherrschen. Ein Teil der Informationen über die Herstellung von Elementen basierend auf der Technologie des radioaktiven Zerfalls von Nickel-63. Andere - über Technologie, die auf der Zerfallsenergie von Tritium basiert. Es gibt auch solche Prototypen:

Prototypen auf der Messe 2017 Spannung 2 V. Die Arbeitszeit beträgt 50 Jahre. Nickel-63 hat eine Halbwertszeit von 100 Jahren. Jene. Theoretisch kann die Batterie mehr als 50 Jahre halten.

Die Energie für diese Elemente stammt aus dem Beta-Zerfall des radioaktiven Isotops Nickel-63. Dies ist nicht durchdringende Strahlung von Elektronen. Sie können sich mit einem Stück Papier davor verstecken. Daher ist eine radioaktive Quelle in einem dünnen Metallgehäuse nicht gefährlich. Elektronen werden entweder von Kohlenstoff oder Silizium eingefangen.

Wenn wir über die Eigenschaften und die Struktur eines solchen Elements sprechen, dann ist hier das Diagramm:

1 Gramm der Substanz setzt 3,3 W * h Strom frei. Die Kosten für den Artikel betragen $ 4000. Lesen Sie hier mehr darüber, wie das Ni-63-Isotop erhalten wird: https://wiolowan.livejournal.com/23640.html

Kernbatteriedesign auf Ni-63:

Es gibt auch Nachrichtenartikel, in denen Rosatom auf dem Gebiet der Technologien für Atombatterien auf der Basis von Tritium forscht und entwickelt (H-3 ist ein schweres Wasserstoffisotop). Tritium hat auch Betastrahlung. Die Halbwertszeit beträgt jedoch nur 12,5 Jahre. Daher kann eine Tritium-Kernbatterie nur 10-12 Jahre halten. Außerdem nimmt ihre Spannung dramatisch ab.

In den Vereinigten Staaten gibt es auch Entwicklungen bei Kernbatterien, die mit Tritiumtechnologie hergestellt wurden:

Die NanoTritium-Kernbatterie von CityLabs wurde 2018 entwickelt. Spannung: 0,75 V. Leistung 75 nW. Hergestellt in einer Packung mit LCC68- und LCC 44-Mikroschaltungen. Kosten - 1200 $.

Das Anwendungsspektrum solcher Batterien ist breit: Mikroelektronik, Implantate, Sensoren usw. Und es scheint, als ob es sich abzeichnet die Aussicht auf die nahe Zukunft, wenn solche oder viel leistungsfähigere Elemente in Telefonen oder Telefonen installiert werden andere Geräte. Und sie müssen 10 Jahre lang nicht aufgeladen werden.

Diese Ideen für langlebige Batterien sind Ingenieuren vor 50 oder mehr Jahren in den Sinn gekommen:

Hier ist ein Beispiel für eine Schrittmacherbatterie mit Plutonium-238-Antrieb von 1974 (das radioaktive Element wurde auf dem zweiten Foto entfernt):

Das Gerät enthält sehr wenig Plutonium - nur 0,2 Gramm. Aber seine Arbeit dauert Jahrzehnte. Die Verwendung von Plutonium ist derzeit verboten, um die Schaffung von Atomwaffen zu verhindern.

Weltorganisationen wie die IAEO (Internationale Atomenergiebehörde) werden dies höchstwahrscheinlich zulassen Entwickeln Sie für den Einzelhandelsverbrauch nur Stromquellen mit geringem Stromverbrauch und eingeschalteten Radioisotopen Beta-Zerfall. Und das am leichtesten zugängliche Element ist Tritium. Dieses Gas wird auch in Schlüsselketten verkauft, die seit mindestens 10 Jahren permanent beleuchtet sind:

Der Schlüsselbund ist mit Lumineszenzgas mit zusätzlichem Tritium gefüllt. Beta-Zerfall lässt das Gas glühen. Es gibt verschiedene Farboptionen. Alternative Verknüpfung auf aliexpress

Manche Fotos:

Betta-Strahlung dringt nicht in Glas ein. Die Strahlung bleibt im Inneren. So funktioniert die Hintergrundbeleuchtung schon lange.

Wenn wir uns allgemein die Aussichten für den Einsatz von Kernbatterien ansehen, werden sie dies aufgrund ihres geringen Stroms und ihrer immer noch hohen Kosten tun in einem hochspezialisierten Bereich nur in der Kardiologie (Herzschrittmacher), Mikroelektronik (Sensoren, Speicherstromversorgung und andere Chips) teuer eingesetzt Geräte. Natürlich wird eine solche Elektronik auch in der Astronautik eingesetzt.

Der Einsatz von Technologie in der Unterhaltungselektronik (Telefone, Tablets, Ultrabooks) wird begrenzt sein, bis der Preis für Kernbatterien auf das Preisniveau eines Prozessorchips fällt. Es macht keinen Sinn, es zum Aufladen zu verwenden (Mikrowattleistung und weniger). Aber als Scheinwerfer für etwas Wichtiges - eine interessante Idee.

Natürlich hätte ich gerne tragbare Atombatterien im Alltag wie die des Filmhelden Tony Stark aus dem Film "Iron Man" (aber in einem Regal oder im Auto). Übrigens ein interessantes futuristisches Szenario. Wenn es solche Radioisotopenbatterien mit einer elektrischen Leistung von mindestens 1000 W * h gab, können sie verwendet werden, um die Batterien von Elektrofahrzeugen nachts (oder während des Parkens) aufzuladen. Und die Autos würden völlig autonom werden.

Aber auf Zellen, die Beta-Zerfall verwenden, sind solche leistungsstarken Batterien physikalisch unmöglich. Nun, leistungsstärkere Reaktoren dürfen normale Bürger einfach nicht benutzen. Obwohl es solche Reaktoren gibt. Und dafür gibt es einen objektiven Grund. Ich werde im nächsten Artikel darüber sprechen.

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