ядерна батарейка

Нарешті на нашій акумуляторної галявині засвітився Росатом, показавши на форумі «Атомекспо-2017» з терміном служби не менше 50 років. Користуючись цією знаменною приводом, розглянемо перспективи використання мирного атома для мобільних пристроїв.

Атомний (ядерний) акумулятор - це все-таки батарейка, а не акумулятор, так як - це за визначенням одноразовий джерело електричного струму, без можливості перезарядження. Незважаючи на це, уяву публіки активно розбурхує перспектива використання атомних акумуляторів в мобільних пристроях. Але про все по порядку.

Що саме представив Росатом на форумі? Генеральний директор ФГУП «НДІ НВО Луч», Павло Зайцев заявив, що представлений джерело, що працює на ізотопі Ni63, здатний протягом 50 років видавати 1mkW з напругою 2V. Павло Зайцев цілком відверто говорить про скромні вольт-амперні характеристики, роблячи основний упор на тривалий термін служби. Напевно, виключно з особистої скромності, Генеральний директор ФГУП «НДІ НВО Луч» вказав у технічних характеристиках тільки потужність, а не загальноприйняту ємність. Але ми не будемо надавати цьому великого значення і просто розрахуємо ємність:

C = 0,000001W * 50 років * 365 днів * 24 години / 2V = 219mA

Виходить, що ємність ядерної батарейки, розміром з невеликий універсальний акумулятор , Всього лише як у літій-полімерного (Li-Pol) акумулятора для блютуз навушників! Павло Зайцев передбачає використання своєї ядерної батарейки в кардіології, що викликає великі сумніви при настільки величезних розмірах. Можливо ця ядерна батарея може розглядатися як певний прототип отримання електрики з ізотопів, але Росатому потрібно зменшити батарею в тисячі разів, щоб відповідати сучасним електрокардіостимулятор.

Зовсім не порадувала вартість ядерного акумулятора - директор державного унітарного підприємства оголосив ціну ізотопу нікелю в доларах (!) 4000USD / грам. Чи означає це, що основний компонент буде купуватися за кордоном Росії? А скільки грам необхідно на виготовлення одного акумулятора? Одночасно з цим було відмічено, що будуть потрібні також алмазні елементи (також не ясно скільки?), Але вартість яких (уже в рублях) коливається від 10 000 до 100 000 рублів за штуку. Яка ж буде повна вартість такої батарейки? Електрокардіостимулятори в Росії встановлюються за полісом ОМС безкоштовно в екстрених випадках або при наявності квоти. При недостатності квоти і за електрокардіостимулятори іноземного виробництва хворим доводиться оплачувати самостійно. Чи будуть ядерні батареї встановлюватися за рахунок бюджету ОМС або літні люди повинні будуть купувати їх окремо? Якби керівництво Росатома пригадаймо, що російські пенсіонери живуть в режимі "день простояти та ніч протриматися", то, напевно, усвідомило б той безглуздий дисонанс між космічним терміном служби і вартістю. Це наштовхує на думку, що шановний Павло Зайцев активно освоює кошти, виділені на НДДКР, нітрохи не замислюючись про кінцевих користувачів. Аналогічну оцінку "винаходи" Росатома дають користувачі соціальних мереж:

Чи її де-небудь вийде використовувати. Я більш ніж упевнений, що бюджет як завжди освоїли, частина його витратили на презентацію, а сам виріб ніхто ніколи не побачить :)

Заявлений термін служби (50 років), як ми здогадалися - це якраз половина періоду напіврозпаду Ni63 (100років). Таку ж логіку використовують вчені Брістольського університету в концептуальному ролику. На відміну від батарейки Росатома, брістольській атомна батарейка використовує ізотоп C14 і може працювати 5730 років! В Брістольському університеті правда забули поділити на 2, але і 2865 років занадто багато для кардіостимулятора. Унікальність Бристольської концепції полягає в тому, що проблема ядерних відходів вирішується шляхом переробки їх в ядерні батарейки.

Якщо уважно прослухати і перекласти текст цього ролика, то відкривається набагато більше цікавої інформації. Спочатку детально розповідається про походження ізотопу С14

З 1940 Англія зробила багато ядерних реакторів наукового, військового і цивільного призначення. Всі ці реактори використовують уран як паливо, а всередині реактор зроблений з графітових блоків. Ці графітові блоки використовуються в процесі ядерного розщеплення, дозволяючи контролювати ланцюгову реакцію, яка дає постійне джерело тепла. Це тепло потім використовується, щоб перетворити воду в пар, яке потім крутить турбіни, щоб зробити електрику. Ядерні електростанції виробляють ядерні відходи, які необхідно безпечно утилізувати. Треба просто почекати, щоб ці відходи перестали бути радіоактивними. На жаль, це займає тисячі і мільйони років. Це також вимагає дуже багато грошей, щоб контролювати безпеку протягом цих багатьох років. Так як ми використовуємо графітові реактори, Англія створила 95000 тон графітових блоків містять радіацію. Цей графіт тільки один з форм вуглецю, простий і стабільний елемент, але якщо покласти ці блоки в високо радіоактивне місце, то тоді частина вуглецю перетворюється в углерод14. Углерод14 може перетворитися назад в звичайний углерод12 коли її збільшують споживання піде. Але це дуже довгий процес тому що період напіврозпаду углерода14 становить 5730 років.

Далі описується технологія виробництва і перспективи діамантового століття:

Нещодавно вчені з університету Bristol's Cabot Institute продемонстрували, що углерод14 концентрується в блоках радіацією зовні. Це означає, що можливо прибрати більшість радіації нагріваючи їх - більшість радіації виходить як газ, який потім може бути зібраний. Решта графітові блоки все-одно радіоактивні, але не так сильно, це означає, що утилізувати їх буде простіше і дешевше. Радіоактивний углерод14 в формі газу, може побут перероблений при низькому тиску і високих температурах в алмаз - це ще одна форма вуглецю. Штучні алмази, зроблені з радіоактивного вуглецю, випромінюють потік бета-випромінювання, яке може створити електричний струм. Це дає нам ядерну енергію алмазної батареї. Щоб вона була безпечною для нашого використання вона покривається шаром не радіоактивного алмаза, який повністю поглинає всю радіацію і перетворює її в електрику майже на 100%. Там немає рухається частин, її не треба обслуговувати, алмаз просто виробляє електрику. Так як алмаз найтвердіша речовина на світлі, то ніяке інше речовина не може дати такий захист для радіоактивного углерода14. Тому зовні можна виявити дуже маленька кількість радіації. Але це майже те ж саме кількість радіації, скільки виділяє банан, так що воно зовсім безпечно. Як ми вже сказали тільки половина углерода14 розпадається через кожен 5730 років, це означає що наша батарея-діамант має дивовижний час життя - вона розрядиться на 50% тільки в 7746 році. Ці діамантові батареї будуть найкраще використані там, де не можна міняти звичайні батарей. Наприклад в супутниках для космічних досліджень або для імплантованих пристроїв, таких як кардіостимулятори.

Ми просимо всіх відправляти свої пропозиції на #diamondbattery. Розробка цієї нової технології вирішила б багато проблем, наприклад: ядерного сміття, чистої електрики і збільшення терміну служби батарей. Це перенесе нас в "діамантовий століття" виробництва енергії.

Дуже красива концепція вчених з Брістоля 2016 року і дуже скромна коробочка Росатома можливо (?) Коли-небудь будуть доопрацьовані до алмазних електростанцій, але ніяк не ядерних батарейок для мобільних пристроїв. Складно буде вмовити людей ходити з Фукусімою в кишені, навіть якщо за це почнуть доплачувати.

Використання атома в мирних цілях - це один зі спірних питань сучасності, якщо врахувати, що енергетика - це найбільш монополізована галузь економіки, коли в ціні KW електроенергії більше 90% складають податки і збори. Ефективність мирного атома викликають сумніви, так як в ціну умовно дешевої атомної енергії не включається вартість техногенних наслідків. Тому деякі країни, в тому числі Німеччина і Японія прийняли рішення повністю відмовитися від використання атома в енергетиці. Адже розвиваючи поновлювані джерела енергії, можна не тільки повністю відмовитися від атомної енергії, а й створити високотехнологічну галузь з мільйонами висококваліфікованих робочих місць.

Підводячи підсумок, ми, швидше за все, маємо чергову технодурілку типу " Супераккумулятор ", А не проривна" винахід "діамантового століття. Іншими словами, застосовувати мирний атом в мікроенергетіке - це що свиню голити - вереску багато, а шерсті мало!