Ядерные батареи

 

 

Ядерные батареи на воде успешно прошли стадию разработки. Эти высокоэффективные устройства гораздо мощнее, чем имеющиеся аналоги, вскоре они cмогут найти практическое применение. Несмотря на устрашающее название, устройство использует реакцию деления ядер и гамма-радиацию. Зато ядерные батареи требуют бета-гальванику — давно известную технологию генерирования электроэнергии с бета-радиации. Свои эксперименты Дже Квон и Пек Ким, исследователи из Миссурийского университета (США), описали в журнале Nature.

Интересуют необычные эксперименты? Тогда Вам понадобится кислота азотная на www.kz.all.biz

Бета-гальваническая батарея — устройство, способное превращать в ток бета-излучения. Дополнительная энергия возникает вследствие радиолиза бета-радиацией молекул воды.

В основе батареи, которую создали Дже Квон и Пек Ким, — использование бета-гальванического эффекта для производства электроэнергии. Бета-гальваническое устройство напоминает фотогальваническое, однако превращает в ток не оптическое излучение, а бета-радиацию. То есть прибор аккумулирует высокоэнергетические электроны, которые являются продуктом радиоактивных веществ.

Конструкции бета и фотоэлектрического преобразователей очень похожи: полупроводник (например, изготовленный из кремния или диоксида титана) размещается между двумя электродами. Когда радиация действует на полупроводник, он генерирует поток электронов.

Устройство использует бета-излучение, которое можно экранировать тонким слоем алюминия, то есть оно является сравнительно безопасным. Впрочем, гораздо более сильную проникающую способность имеет гамма-радиация: ее останавливают толстой пластиной из свинца либо иного плотного металла. Это не означает, что бета-радиация сама по себе безопасна — она также может вызвать рак и летальный исход. Однако ее куда легче контролировать: надо лишь изготовить обшивку несколько-миллиметровой толщины и следить за ее целостностью.

Таким образом, ядерная батарея Кима и Квон состоит из полупроводника — наноструктурированного диоксида титана (этот материал применяют в солнцезащитных экранах и в заслонах против УФ-излучения) с платиновым покрытием, воды и радиоактивного стронция-90.

Читайте также:  Мужские хобби

Период полураспада Sr-90 равен 28,79 года: в процессе ядерных превращений выделяется электрон (бета-радиация), антинейтрино и изотоп иттрий-90. Полураспад элемента Y-90 происходит в течение 64 часов, затем снова образуются электроны, антинейтрино и на этот раз стабильный элемент — цирконий.

Позитив использования стронция-90 заключается в том, что он почти не производит гамма-радиации. Этот изотоп также часто применяют в медицине, в частности для лучевой терапии рака и как радиоактивный индикатор.

Бета-электрические батареи изобретены более 50 лет назад; их использование прекратилось после появления литий-ионной технологии. Однако ученые стали авторами конструкционной новации, которая заключается в использовании воды. Не только вода абсорбирует большую часть бета-радиационной энергии (большое количество электричества наносит ущерб полупроводникам), но и сама бета-радиация в процессе радиолиза расщепляет молекулы воды, генерируя свободные радикалы и дополнительный ток.

«Вода действует как прямой буфер, а поверхностные плазмоны, образующиеся в устройстве, изрядно повышают его эффективность», — отмечает Квон.

Если сравнивать с предыдущими бета-гальваническими разработками, батарея Миссурийских исследователей работает при более низких температурах и имеет существенное преимущество в мощности. Устройство можно применять везде, где требуются эффективные аккумуляторы, в частности в автомобилях или космических аппаратах. По мнению исследователей, наработки проложат дорогу разработке «источников питания нового поколения».

Квон и Ким ответили на вопросы безопасности ядерных технологий. Ученые убеждены, что больших рисков нет: ядерные технологии нашли немало вариантов коммерческого применения, в частности в быту (например, сигнализаторы пожара или знаки аварийного выхода).

Вопреки всему, эксперты сомневаются в перспективах коммерческого применения ядерных батарей. Прежде всего, это касается мобильных устройств: хотя такие батареи никогда не надо заряжать, все же страх перед радиацией и угроза многомиллионных исков к компаниям-производителям сделают свое дело. Опасения также могут помешать использовать ядерные батареи в автомобильной технике. Однако там, где долговечность и мощность перевесят чашу весов всех рисков (речь идет о военных и космических заданиях), изобретение Миссурийских ученых может получить зеленый свет.

Читайте также:  Красота и здоровье