Физики оптимизировали толщину слоев ядерной батарейки, использующей для производства электрической энергии бета-распад изотопа никеля-63. В итоге атомная батарейка способна проработать не менее 50 лет. Российские ученые создали атомную батарейку энергия которой выше в 10 раз по сравнению с предшествинниками.
Российские ученые создали атомную батарейку, которая может работать 20 лет
Новая российская атомная батарейка стала в десять раз мощнее и вдвое дешевле аналогов. Атомные батареи Betavolt могут удовлетворить потребности в долговременном энергоснабжении при различных сценариях, таких как аэрокосмическая промышленность. Атомная термоэлектрическая станция (АТСТ) малой мощности "Елена-М", разработанная в Национальном исследовательском центре "Курчатовский институт", и РИА Новости. В итоге атомная батарейка способна проработать не менее 50 лет. Ученые российской атомной отрасли вплотную приблизились к созданию так называемого бета-вольтаического источника питания на основе радиоактивного изотопа никель-63. Что это: атомная батарейка размером с монету, которая может работать до 20 лет.
Делаем электричество из изотопов
- Электротранспорт и бытовая техника
- В России создана атомная батарейка: может работать до ста лет - МК
- Что дальше?
- Вечная атомная батарейка на основе углерода и Никеля 63 - принцип работы.
- Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии | РБК Тренды
- В Китае создали ядерную батарею для смартфонов
Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
| Китай представил ядерную батарейку размером с монету, которой хватит на 50 лет | | Что это: атомная батарейка размером с монету, которая может работать до 20 лет. |
| Российские ученые создали атомную батарейку, которая может работать 20 лет | В Китае создали компактную ядерную батарею, которая может проработать 50 лет. |
| Ученые НИЯУ МИФИ создали прототип ядерной батарейки | Как будто концепции ядерных батарей недостаточно, есть и более эксцентричная идея — создавать батареи из искусственных наноалмазов. |
| Гамулятор • Новый вариант атомной батарейки или "РИТЭГ второго поколения" (с) | Ученые НИТУ «МИСиС» представили инновационный автономный источник питания — компактную атомную батарейку, которая может работать до 20 лет. |
Батарейка для Севморпути будет работать на плутонии-238
Учёные Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» представили компактную атомную батарейку, которая в десять раз мощнее и вдвое дешевле существующих аналогов. Новая батарейка преобразует энергию радиоактивного распада в электрическую и может использоваться для питания микроэлектронной аппаратуры. Применение такой батареи возможно лишь в специальных микроэлектронных устройствах, в том числе в приборах, работающих в критических условиях — в космосе, под водой или в горах, отмечают исследователи. Например, в качестве аварийного источника питания небольших датчиков.
Александр Арефьев 21. 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.
В этой системе увеличен токовый сигнал, поскольку регенерация вторичных электронов происходит внутри наноструктурированных плёнок никеля. В процессе окисления этих плёнок на металлическом ядре образуется оксидная оболочка, что увеличивает эффективность источника питания. Кроме того, никель-63 испускает мягкое бета-излучение, поэтому для него легко создать физическую защиту. Это делает применение никеля-63 достаточно доступным.
Она может выдавать небольшое количество энергии, но беспрерывно на протяжении 20 лет. Или же он может питать датчик температуры где-нибудь в Арктике или других труднодоступных местах с суровыми условиями. Единственная проблема технологии — слишком высокая себестоимость.
Ученые НИЯУ МИФИ создали прототип ядерной батарейки
В итоге атомная батарейка способна проработать не менее 50 лет. А теперь более подробно. В элементе питания под тонким слоем изотопа никель-63 период полураспада превышает 100 лет расположен крошечный кантилевер рычаг. В процессе распада электроны заряжают его и создают разность потенциалов между пленкой и рычагом. Таким образом, кантилевер притягивается к пленке и, касаясь ее, разряжается, тем самым возвращаясь в исходное положение. В конструкции атомной батарейки использовался кварцевый рычаг, механическое движение которого и преобразовалось в электроэнергию. Самое интересное, что в 2013 году в продажу поступил атомный аккумулятор NanoTritium от компании City Labs, который, по заверениям производителей, способен обеспечить работу электронного устройства сроком до 20 лет. Как нетрудно догадаться, в его основе используется тяжелый изотоп водорода — тритий. В природе он получается в высоких слоях атмосферы под воздействием радиации. Тритий научились получать и искусственно.
Только стоит учесть, что килограмм этого элемента стоит несколько десятков миллионов долларов. Излучение, вызванное распадом этого элемента, считается безопасным для человека. Вырабатывает NanoTritium очень мало — от 50 до 300 нА. Однако такой аккумулятор подойдет для питания множества микроэлектронных устройств.
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». Отсюда закономерный вопрос: поскольку долговременный источник работает фактически автономно в безлюдной местности, как его контролировать? То есть для учета состояния ядерной батареи собираемся задействовать весь набор современных телекоммуникационных систем.
К тому же монтировать их предлагаем сразу в антивандальных контейнерах, форма и габариты которых определятся по результатам эксплуатационных испытаний. По истечении срока службы батарею будут утилизировать, а ядерный компонент изымать и захоранивать в рамках принятой в «Росатоме» программы», — добавляет Петр Борисюк. Первая тройка Ядерная батарейка вошла в Единый отраслевой тематический план научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ «Росатома». Через несколько лет ученые рассчитывают предложить заказчику линейку изделий с разным сроком службы и мощностью вплоть до нескольких сотен ваттов. Это и автономные метеопосты, и створные навигационные знаки, и гидрографические станции, и маяки, и даже космические спутники, — уверяет Петр Борисюк.
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. В частности, Betavolt предполагает, что при соблюдении соответствующих норм атомные батарейки могут использоваться потребителями для питания таких устройств, как мобильные телефоны, предлагая альтернативу частой подзарядке обычных аккумуляторов. Батарея не генерирует внешнего излучения, не воспламеняется и не взрывается в ответ на раздражители. Эта особенность также открывает путь к потенциальному применению в медицине, например, в кардиостимуляторах и искусственных сердцах.
Betavolt утверждает, что рабочие варианты батарейки проходят полноценные испытания и готовятся к серийному производству в 2025 году. Базовая структура этой ядерной батареи включает в себя два преобразователя, подложку, источник никеля-63 и защитный слой. Размеры корпуса BB100 составляют 15x15x5 мм.
Согласно характеристикам производителя, элемент питания может выдавать 100 микроватт мощности и напряжение 3 В.
Атомная батарейка. 80 лет без подзарядки
| В Красноярском крае разработана атомная батарейка, работающая 50 лет | В итоге атомная батарейка способна проработать не менее 50 лет. |
| Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею | Российские учёные презентовали прототип атомной батареи, способной работать без подзарядки 80 лет. |
| Российские ученые оценили созданную в Китае ядерную батарейку - Онлайн-журнал «Энергия+» | В 2016 году учёные уже сообщали о разработке прототипа ядерной батарейки на основе никеля-63. |
| Российские специалисты разработали "атомную батарейку", имеющую повышенную мощность | Атомную батарейку, которая эффективно сможет работать десятки лет, продлевая работоспособность космических и глубоководных приборов, создали ученые НИТУ «МИСиС». |
| Что за ядерную батарейку создали российские учёные? | Аргументы и Факты | 28 тысяч лет без подзарядки: как устроена батарейка на ядерном топливе и насколько она безопасна? |
Российские ученые создали батарейку, работающую 100 лет
Конструкция ядерной батареи BV100. Ядерный аккумулятор BV100 очень маленький — его габариты составляют 15x15x5 миллиметров. Физики оптимизировали толщину слоев ядерной батарейки, использующей для производства электрической энергии бета-распад изотопа никеля-63. Ядерная батарейка работает на изотопе никель-63. Принцип атомной батарейки в том, что радиоактивный изотоп, распадаясь, излучает тепло и разогревает капсулу, в которой он находится, до полутора тысяч градусов. Этим они отличаются от атомных реакторов, в которых для этого используется управляемая цепная ядерная реакция. Новость «Ученые разработали атомную батарейку для космических кораблей» вызвала бы определенный интерес.
Российские специалисты разработали "атомную батарейку", имеющую повышенную мощность
Это позволит исключить использование тяжелых и токсичных металлов, а утилизировать батареи можно будет путем компостирования. Однако в Mercedes отмечают, что начало массового производства таких аккумуляторов начнется не раньше, чем через 15 лет. Углеродные волокна В 2021 году группа ученых из технологического университета Чалмерса в Швеции представила аккумулятор для автомобиля из углеродного волокна. Пластина аккумулятора из углеродного волокна Фото: Advanced Energy and Sustainability Research Батарея из углеродного волокна в виде крышки багажника Фото: Advanced Energy and Sustainability Research В будущем такие аккумуляторы из композитных материалов можно будет использовать как в автомобилях, так и в самолетах, чтобы сделать их легче и экологичнее. Пока ведутся испытания прототипов разных форм-факторов. Без кобальта В конце 2019 года IBM представила образец аккумулятора без никеля и кобальта, из материалов, которые могут быть получены из морской воды. Он включает комбинацию катодного материала без тяжелых металлов и безопасного жидкого электролита с высокой температурой горения. Специалисты уже подсчитали, что эти материалы могут сделать аккумуляторы дешевле существующих литий-ионных и при этом будут иметь более высокие характеристики скорости зарядки и энергетической плотности, а также будут менее огнеопасными. Авторы разработки считают, что у нее есть потенциал для внедрения в отрасль электромобилей. Кроме того, тесты показали, что батарея способна прослужить достаточно долго, чтобы ее можно было использовать в интеллектуальных электросетях и новой энергетической инфраструктуре. Для будущего производства аккумуляторов IBM уже заключила коммерческое соглашение с Mercedes-Benz, поставщиком электролита Central Glass и производителем батарей Sidus.
Полимеры В 2017 году стартап Ionic Materials презентовал полимерный аккумулятор, который в перспективе сможет заменить литий-ионные. Компания заявила, что полимерные литий-металлические аккумуляторы будут безопаснее, долговечнее и экономически выгоднее, так как процесс их производства похож на производство пластиковой упаковки. Аккумулятор Ionic Materials Фото: ionicmaterials. Прототип, как заявляет производитель, выдерживает до 400 циклов заряда-разряда. Компания работает над тем, чтобы увеличить этот показатель втрое. Полимер для аккумуляторов получили из алюминия и других распространенных материалов. На цинке EnZinc, стартап по производству цинковых батарей, заявил в 2021 году, что нашел способ для замены лития на нетоксичный и дешевый цинк в аккумуляторах. До этого на рынке существовали только неперезаряжаемые цинковые батареи.
В Горно Химическом Комбинате ГХК завершен очередной этап на пути к созданию бета-вольтаического источника питания на изотопе Ni63, а именно произведена конверсия обогащенного рабочего газа в форму пригодную для нанесения на полупроводниковый преобразователь. Принцип Работы Ведущую позицию реализации проекта "Росатома" по созданию малогабаритного атомного источника питания на базе никель-63 занимает Электрохимический завод города Зеленогорска Красноярского края. Со слов Сергея Зырянова, руководителя изотопного отдела это единственное в мире предприятие, занимающееся изготовления радиоизотопа в промышленных масштабах. Для производства идеи данных атомных батареек будет использоваться радиоизотоп Никель-63.
Удельная мощность и КПД нового устройства в десять раз выше, чем у любых зарубежных аналогов. Источником энергии в устройстве является изотоп никель-63 с периодом полураспада, составляющим примерно 100 лет. Правда, еще требуется решить несколько острых вопросов, касающихся самой конструкции атомной батарейки. На практике такая батарейка сможет питать энергией любые механизмы и приборы. Ее можно будет применить не только в военной, и в гражданской сфере. Такой источник энергии очень нужен для автономных летательных аппаратов, которые действуют под управлением искусственного интеллекта. Пригодятся небольшие атомные батареи и для подачи тепла в модули, которые используют в арктических и антарктических широтах исследователи, моряки, военные, промышленники. Отдельная область применения — околоземная орбита. Человечество оказалось на пороге освоения ближайших к Земле планет. Американцы первые образцы своих атомных батареек устанавливали на спутники Transit 4A и 4B. Российские разработчики уверены, что в таком деле атомные батарейки просто окажутся незаменимыми. И спрос на такие источники питания для космических проектов будет безграничным.
При этом они втрое уменьшили размеры и одновременно увеличили энергоемкость в 10 раз. Но они пока не готовы сказать, когда подобные решения появятся в массовом производстве. Это тоже интересно:.
Российские ученые создали атомную батарейку, которая может работать 20 лет
Такие батареи могут стоить $100 за кВт·ч, что вдвое дешевле самых простых литий-ионных версий. Такие батареи могут стоить $100 за кВт·ч, что вдвое дешевле самых простых литий-ионных версий. И вот очередная громкая новость: американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая способна проработать тысячи лет.
Ученые НИЯУ МИФИ создали прототип ядерной батарейки
| Ядрена батарейка | Российские ученые разработали прототип ядерной батарейки мощностью до 100Вт, которая может работать с помощью бета-распада никеля-63. |
| Российские физики уплотнили энергию ядерной батарейки в десять раз | Петр Борисюк занимается разработкой атомной батарейки, способной работать без подзарядки порядка 80 лет. |
| «Ядерные батарейки» для космической техники | По их заверениям, энергоэффективность атомных батареек настолько высока, что их можно ставить в пару с литиевыми аккумуляторами. |
| Российские физики уплотнили энергию ядерной батарейки в десять раз | Атомные батареи Betavolt могут удовлетворить потребности в долговременном энергоснабжении при различных сценариях, таких как аэрокосмическая промышленность. |
Атомная батарейка. 80 лет без подзарядки
В итоге атомная батарейка способна проработать не менее 50 лет. Китайские ученые создали «вечную» ядерную батарею, которая может производить энергию до 50 лет без подзарядки. примерно 100 лет). примерно 100 лет). примерно 100 лет). На заводе «Элемаш» в Электростали делают батарейки для ядерных реакторов, которые используют по всему миру.
Альтернативная энергетика
- Российские физики уплотнили энергию ядерной батарейки в десять раз
- В России создана атомная батарейка, которая способна работать 20 лет
- В России разработана атомная батарейка | Новости 24
- Российские ученые создали батарейку, работающую 100 лет
«Ядерные батарейки» для космической техники
Сфера применения представленной батареи весьма широка. Ядерные батарейки можно использовать в любые сферах, где есть потребность в автономных источниках энергии с большим сроком службы: медицина, микроэлектроника, ядерная энергетика и другие. В ближайшее время начнется мелкосерийная сборка уникальных ядерных батареек.
А то как раньше было в сша, что ни учёный, то либо русский, либо китаец, либо ещё какой-нибудь азиат. Не помню, в какой-то стране, может даже в сша, безвизовый въезд для учёных и инженеров, жизнь в шоколаде, разные плюшки там, бонусы, типа сбор всех лучших мозгов к себе в страну.
Может чутка переврал и преувеличил, но где-то такое слышал давно.
От вида изотопа зависит, сколько времени будет работать батарейка и какие мощности выдавать. Структуру, состоящую из изотопа и полупроводников, помещают внутрь специального защищённого корпуса. Он спроектирован таким образом, чтобы радиация не выходила наружу, а сама батарейка могла пережить ударные нагрузки, перепады температур и давления. Получается надёжная и практически автономная конструкция, изолированная от окружающей среды.
Ядерные батарейки не нуждаются в подзарядке и могут работать в течение многих лет. В теории — пока не достигнут периода полураспада изотопа, который в них находится. На практике ещё нужно учитывать деградацию других элементов, например полупроводников. Какими бывают ядерные батарейки и как они работают Источники энергии на основе изотопов можно разделить на две категории: тепловые и нетепловые. Всё зависит от того, каким образом из энергии ядерного распада получают электричество.
РИТЭГ: что было до ядерных батареек. Такие устройства использовали в космосе, в тех местах, где невозможно применять солнечные батареи. Например, на космических кораблях, которые отходят далеко от Солнца. Внутри устройства — радиоактивный изотоп, который распадается естественным путём и при этом выделяет тепло. Специальные элементы преобразуют это тепло в электричество.
РИТЭГ — хорошо изученная технология, но не слишком эффективная. При таком способе преобразования теряется много энергии. К тому же термические преобразователи громоздкие и хрупкие, пользоваться ими не очень удобно. Нужна была более совершенная технология. Электронно-вольтаический эффект и сэндвич-структура.
В 50-х учёные выяснили, что бета-излучение радиоактивных изотопов может генерировать электрический ток, если проходит через полупроводники. На основе этого эффекта начали создавать генераторы. Изотоп испускает частицы, а полупроводниковая часть преобразует эти частицы в энергию», — поясняет Сергей Леготин. С помощью таких «сэндвичей» стало можно создавать источники питания, которые вырабатывали бы энергию в течение многих лет без подзарядки. Но у таких батареек тоже были свои минусы: бета-вольтаические элементы дают довольно слабый электрический ток.
Поэтому батарейка может питать только маломощные элементы, а для питания чего-то более мощного нужен целый кластер из множества бета-вольтаических элементов. Со временем полупроводниковые технологии совершенствовались. Стало возможно создавать структуры с улучшенным качеством преобразования энергии изотопа в ток. Многие современные ядерные батарейки тоже пользуются бета-вольтаическими элементами. Термофотовольтаика и светящиеся капсулы.
Ещё одна технология — создавать батарейки на основе альфа-излучения, за счёт принципа, который называется термофотовольтаическим. Изотоп, испускающий альфа-частицы, — чаще всего это плутоний — погружается в специальную капсулу с напылением.
Стоить самая простая батарейка будет в недалеком будущем примерно 100 долларов. Самые дорогие обойдутся в одну тысячу долларов США. Расширится область применения атомных источников питания с увеличением выпуска электрических автомобилей. Возможно, будет проявлен интерес со стороны компаний Илона Маска. Внедрение атомных батарей упростит процесс подзарядки автомобилей.
Простейший литий-ионный аккумулятор с атомной батарейкой внутри и генератором зарядится практически сразу, как появится необходимость. В результате в распоряжении водителей окажутся электромобили с неограниченным запасом хода. Скорее всего с развертыванием масштабного производства атомных батареек начнется небывалая энергетическая гонка. В нее вступят главные производители оборудования для атомных устройств. В перспективе и крупные промышленные гиганты не только в военной, но и в гражданской сфере смогут перейти на обеспечение энергии от портативных атомных источников. Правда, есть и сомнения. К сожалению, ученые не распространяются о возможном применении батарейки как дешёвого и легального оружия массового поражения.
Неоружейный плутоний: российские ученые создали уникальную ядерную батарейку
Betavolt планирует выпустить версию ядерной батарейки на 1 ватт к 2025 году. Группа исследователей из НИТУ «МИСиС» продемонстрировала прототип атомной батарейки, величина которой сопоставима с USB-флешкой. Уникальность атомной батарейки еще и в размере. В сравнении с литий-ионными аккумуляторами, батарейка на основе никеля-63 в 30 раз компактнее. В отличие от литийионных аккумуляторов, атомная батарейка в тридцать раз компактнее и совершенно безвредна для человека.