Группа учёных из ФГБНУ ТИСНУМ, МФТИ, НИТУ МИСиС и ФГУП НПО «Луч» разработала миниатюрные ядерные батареи переменного напряжения, использующие в качестве энергетического материала изотоп никеля-63. Заявленный срок бесперебойной работы составляет 50 лет. Период полураспада никеля-63 — примерно 100 лет.
По мнению авторов, изобретение имеет широкую сферу применения: от медицинской техники до космических аппаратов для исследования дальнего космоса.
Бета-вольтаическая батарейка преобразует энергию бета-излучения в электричество с помощью монокристаллов пьезоэлектриков (используются преобразователи оригинальной конструкции).
«Применение импульсных источников питания (они накапливают и отдают заряд) позволяет преодолеть ограничения, вызванные малой мощностью бета-вольтаических ядерных батареек. Так, в импульсном режиме один бета-вольтаический элемент способен выдавать мощность вплоть до 1 мВт/см3. При низких удельных мощностях энергетического материала батарейка, собранная на их основе, способна обеспечивать непрерывную выходную мощность 10-100 нВт/см3 — достаточную, чтобы обеспечить питание кардиоимплантата», — сказал заведующий кафедрой материаловедения полупроводников и диэлектриков профессор Юрий Пархоменко, руководитель исследовательского коллектива.
Учёные подчёркивают, что для никеля-63 характерно так называемое «мягкое» излучение, не наносящее вред живому организму.
«У новой разработки ученых НИТУ «МИСиС» большой потенциал, так как потребность в надёжных элементах питания с долгим сроком службы достаточно велика. С учётом уникальных характеристик: небольшого размера и безопасности, бета-вольтаические батарейки, разработанные в нашем университете, могут занять существенную долю рынка аналогичных источников питания», — отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова.
Если бы стоимость ядерных батареек была невысокой, их можно было использовать в любых мобильных устройствах, даже в мобильных телефонах. К сожалению, стоимость 1 грамма радиоактивного никеля составляет около $4000, а изготовление одной батарейки может обойтись в 4,5 млн руб. Изотоп никель-63 не существует в природе, его можно наработать только на специальных ядерных реакторах, которые есть на трёх российских предприятиях.
Тем не менее, разработчики считают, что мелкосерийное производство таких элементов питания даст импульс для развития наукоёмких отраслей российской промышленности, в том числе ядерной энергетики, полупроводниковой и химической промышленности.
Комментарии (142)
zloydiadia
04.03.2016 14:54-4видок конечно у этих прототипов — как будто на свалке нашли — неровные края, пятна патины на контактах. я конечно понимаю что это только прототип, а не коммерческое изделие, но все таки
Fedcomp
04.03.2016 15:16+9Простите, а вам шашечки или ехать?
Vulko
04.03.2016 16:31-6Ну если бы вы сели в ржавое такси или на гужевую повозку лишь бы доехать,
это совершенно не значит что другие будут делать так же.
Тем более что это не китайская поделка за 1$.
А то как оно выглядит эта батарейка за 50 000$, вполне однозначно говорит об отношении производителя к своему изделию и клиенту.
Zel
04.03.2016 17:36+5Вы не видели, наверное, уважаемый, батареи, которые используются в космических аппаратах. Они совсем не такие нарядно-красивые, как те, что Вы покупаете для своего телефона в специализированном магазине или для часов/мышки в IKEA. Однако, это не мешает им работать десятилетиями
Barsuk
04.03.2016 19:33Может и не нарядные, но мне кажется выглядеть они будут аккуратно.
Zel
05.03.2016 12:24+1мне кажется
ключевая фразаBarsuk
05.03.2016 14:50+1Я уверен. Вот вам новая ключевая фраза. Не согласны? Возразите конструктивно.
zhigalin
05.03.2016 16:55Бремя доказательства лежит на утверждающем.
Раз вы так уверенны докажите.
Так пойдёт?Barsuk
05.03.2016 17:09+1http://www.federalspace.ru/2011/
zhigalin
05.03.2016 18:53Эм, ну и?
Во-первых несколько фотографий не являются сколь-либо серьёзным доказательством.
Во-вторых там всё подчинено практичности, надо-будет как Vertu, надо-будет из г**на и палок.
В-третьих вы эту батарейку предлагаете отшлифовать чтоб блестела? А что грамм стоит 4000$ вас не смущает?Barsuk
05.03.2016 19:05+1Что и? Вы просили доказательство фразы «Я уверен». Я представил вам первое попавшиеся фото из гугла, которое, будь вы заинтересованы в вопросе, и сами бы нашли. По фото видно что батареи КА выглядят аккуратно, в отличии от этого демо образца статьи. Это все. И если вам не понятно то я поясню, что аккуратно это не «как Vertu, надо-будет из г**на и палок.»
senglory
05.03.2016 12:40Ну как сказать. Судя по фото Curiosity, там не скотчем на соплях провода смотаны. И вообще, таки присутствует аккуратность в изготовлении аппарата.
Zel
05.03.2016 13:00ну, не на соплях, конечно, но в космосе бывает по всякому. Ув.@Zelenyikot писал технический разбор "Марсианина" и в том числе указывал на то, какими инструментами пользуются космонавты/астронавты (см. пункт про сильвер тейп и пр.)
Vulko
07.03.2016 20:35Не видел, но им НЕ нужен новый клиент, он уже есть.
А этому изделию клиент нужен.
tmin10
04.03.2016 19:25+8Это прототип, он не должен хорошо выглядить, быть компактным, удобным и безопасным. Его основная и единственная функция: работать и тем самым подтверждать, что теория была верной.
Dum_spiro_spero
04.03.2016 23:47+1Там еще и листик в клеточку из тетрадки. И пенка неровно обрезана
Но. Это — прототип как уже сказали. И те кто его сделал — в первую очередь исследователи, а не производственники. Когда начнется производство — тогда подключатся промышленные дизайнеры. Проблема в данном случае в восприятии — если бы на фото был бородатый мужик в белом халате на фоне горы приборов — и в крепким кулаке физика-экспериментатора он сжимал бы эту батарейку — то все бы сказали — о — с пылу с жару — только что сварганили — круто — и уже статья на гиктаймсе. А там картинка в духе рекламных журналов — с женской ручкой и коробочкой. Диссонанс.
Oberon812
04.03.2016 15:16+5Тут каждый день мелькает столько лоснящихся и красивых прототипов (многие из которых так прототипами и остались, кстати), что разнообразие не помешает.
Frosterman
05.03.2016 09:29+1при цене в 4к зелёных за 1 грамм — я думаю мало кто рискнёт шлифовать такую пластику
oleg0xff
04.03.2016 15:41+6Сперва обрадовался, а потом понял что это слишком
изготовление одной батарейки может обойтись в 4,5 млн руб.
дорого (AllexIn
04.03.2016 16:01Мобильный телефон в 90х тоже был очень дорогим.
oleg0xff
04.03.2016 16:15+6Да, но не на столько дорогим. Цену нескольких квартир он не стоил в 90е. Хорошо конечно если подешевеет, но даже чтоб просто можно было в часах использовать надо дешеветь около милиона раз, а для мобильника потребуется явно намного больше никиля. Может ли во столько раз подешеветь? В принципе может — компьютеры подешевели. А может и не подешеветь — на космические полеты цены особо не упали.
Хотя, да — мобильник с зарядом на 50 лет это круто.
NikitosZs
04.03.2016 16:22-12Кому нужен мобильник на 50 лет? Год-2 ими пользуются. В особо редких случаях лет 5, но больше это уже ненормально.
Jump
04.03.2016 16:32+15Как раз использование мобильника в течении 2х лет это не нормально.
Artoo-Detoo
04.03.2016 16:56+4Это же поколение "айфонов", для них это нормально.
bazis13
04.03.2016 17:33это поколение, где каждый год что-то меняется.
Когда 50 лет подряд ничего нового не придумывают, то можно делать надежные вещи на века…
Кому сейчас нужен монитор из 90х, который прослужит еще 10-20 лет?
Мне вот приходится пиксели разглядывать на своем fullHD телеке, который подключен к компу. Ломаться он не собирается, к сожалению, а хочется заменить на 4к, чтобы шрифты четче стали
avonar
04.03.2016 18:25+6Не путайте бабеля с бебелем.
Одно дело заменить морально устаревшее железо и совершенно другое менять железо, производительности которого хватает по прежнему(касается современных телефонов) и плотность пикселей уже давно не различима глазомAFakeman
05.03.2016 13:53Да вот как-то умудряется вконтактик да инстаграм начинать безбожно тормозить по прошествии пары лет…
NikitosZs
04.03.2016 18:57-7Давай, покажи мне, о старейший, свою мобилу, которой 50 лет.
Artoo-Detoo
04.03.2016 20:24+250 не 50, но е398 у меня рабочая. И собственно мне от телефона нужно только позвонить и смс принять. А игры на телефоне это зло. Лучше я почитаю на pocket book 360. С деньгами проблем нет, функционал меня полностью устраивает. Так зачем менять?
bazis13
04.03.2016 21:46-1позвонить и смс — это viber. Платить за это поминутно опсосу это зло.
Artoo-Detoo
04.03.2016 21:55+210р в месяц, не стоит и заморачиваться.
Тарификация посекундная. И причем здесь прога на win, если мне не из дому звонить?bazis13
04.03.2016 21:59-14 рубля за каждые 140 байт в смс-сообщении. И столько же за минуту разговора по россии. Это если не уезжать из своего города. В так называемом «роуминге» еще дороже.
Только по 50 рублей в месяц приходится платить каждому банку, чтобы они отсылали уведомления по устаревшему sms-каналу.Artoo-Detoo
04.03.2016 22:06+1Для моей специфики не подходит. Мне больше звонят. Да и не на что поставить её.
bazis13
04.03.2016 22:08т.е вы мало пользуетесь мобильной связью, поэтому вас звонилка с gsm устраивает. Пользовались бы в обе стороны — задумались бы, почему такие счета.
MacIn
05.03.2016 13:41То есть, мы постепенно приходим к тому, что люди разные и потребности у них разные. И пассажи вида «В особо редких случаях лет 5, но больше это уже ненормально», как и обратные — чушь на постном масле.
Chamie
09.03.2016 15:54по 50 рублей в месяц приходится платить каждому банку, чтобы они отсылали уведомления
У меня бесплатно, ЧЯДНТ?bazis13
09.03.2016 15:59Пользуетесь банками, в которых нет процентов на остаток на счете, кешбэка, зато за смс платят они?
Этот проприетарный платный канал, который полностью во власти опсоса в принципе не правильный.
Если не все банки осиливают присылать коды пуш-уведомлениями, я хочу хотя бы возможность на свой страх и риск выбрать опцию при которой все коды идут по email. Двухфакторной аутентификации гугла я доверяю больше, чем симке, дубликат которой может сделать любой студент, работающий в палатке опсоса.Chamie
09.03.2016 16:18И проценты можно, и почти-кэшбек (баллы, принимаемые в нескольких сетях, которыми я пользуюсь).
Карта, правда, не от банка, а от НКО (РНКО «Платёжный центр»).Двухфакторной аутентификации гугла я доверяю больше, чем симке
Вы так говорите, как будто аутентификация гугла не по тем же самым каналам идёт и смс не на ту же симку приходит.bazis13
09.03.2016 16:24Я даже не знал, что кто-то без банковской лицензии может выпускать пластик.
Гугл присылает свои коды в authenticator через интернет: бесплатный, безлимитный, неубиваемый канал, который не контролируют несколько монополий, тарифы которых ничем друг от друга не отличаются.
Да, первый раз при регистрации приходится рисковать и использовать sms.Chamie
09.03.2016 16:34То есть, у вас оба компонента «двухфакторной» аутентификации через один и тот же канал идут. Всё равно что просто два пароля ввести.
bazis13
09.03.2016 16:40В данном случае второй фактор — это владение отдельным устройством с приложением. Канал зашифрованный так, что никто взломать не может. А если и сможет, криптографию быстро поменяют.
GSM — это стандарт из прошлого тысячелетия, который много лет назад реализован в железе и с тех пор там можно только искать уязвимости, но не закрывать их.
Если найдут баг, который будет позволять не только перехватывать сообщения, как сейчас, а допустим, положит сеть, никто ничего не сможет сделать — прошить радиомодуль в телефоне — задача на порядок сложнее, чем установка свежей версии viber, в которой всё починили.Chamie
10.03.2016 11:48Проблема в том, что вы в приложение логинитесь только по паролю. И/или в нём хранится ключ, который можно незаметно для вас скопировать с помощью malware/физического доступа, в отличие от симки.
GSM — это стандарт из прошлого тысячелетия, который много лет назад реализован в железе и с тех пор там можно только искать уязвимости, но не закрывать их.
Вот только для перехвата нужно находиться рядом с вами и иметь недешёвое оборудование. Да ещё и сама SMS всё равно до вас дойдёт, так что незаметно это проделать не получистя.bazis13
10.03.2016 11:54Через 3-5 лет мобильные приложения будут ходить за ключом в токен, который производитель телефона поставил внутрь. Сейчас таких телефонов мало, а приложений еще меньше.
А нокии с фонариком так и будут продолжать поддерживаться, и все уязвимости вместе с ними.Chamie
10.03.2016 12:01Через 3-5 лет мобильные приложения будут ходить за ключом в токен,
А смысл? Если приложение может получить ключ в явном виде, который ещё и вшит намертво, то это не лучше CVV кода на кредитке.
Notzeal
05.03.2016 11:46а что не так с айфонами? по моему опыту, одни из самых надежных телефонов.
п.с. моему айфону (4-ка на 32Гб) 5 лет скоро и он меня устраивает (делаю на нем все, кроме игр).
моей нокии 6230i уже 11 лет и она прекрасно себя чувствует (даже в интернет ходит :)))!
NikitosZs
04.03.2016 18:58-6Читать не пробовали? "В особо редких случаях лет 5, но больше это уже ненормально." Я сказал, что 2 года пользоваться нормально? Я сказал, что люди пользуются. Я не люди. И вы не люди.
APLe
04.03.2016 21:28+3Часам (обычным, не «умным») достаточно солнечной батареи, заряжающейся даже от ламп дневного света. А для более мощных устройств не хватит мощности — например, смартфону, сажающему за сутки аккумулятор на 10 Вт*ч, понадобится атомная батарея объёмом около КУБОМЕТРА:
Вот расчёты с точностью до порядка:
Производительность батареи: 1Е-7 Вт/куб.см 1Е5 сек/сутки / 1E3 сек/час = 1Е-5 Втч/куб.см в сутки — это примерно одна миллионная суточного потребления смартфона.
И это я брал максимальную производительность батареи, при минимальной вообще десять кубометров нужно.APLe
04.03.2016 22:07+3В смысле, «(1Е-7 Вт/куб.см) х (1Е5 сек/сутки) / (1E3 сек/час) = 1Е-5 (Вт х ч)/(куб.см) в сутки».
Оказывается, звёздочки тут используются для форматирования, и премодерация их съела.
ofmetal
04.03.2016 22:39Заявленная мощность больше на 4 порядка: 1мВт/см3
Масса батарейки для телефона будет немногим более 1кг.APLe
04.03.2016 23:01Это импульсная, непрерывная — «10-100 нВт/см3».
(Кстати, интересный вопрос: почему в описании батарейки, использующей непрерывный равномерный распад, в первую очередь говорят об импульсной мощности).
vanxant
05.03.2016 00:27+1А это как раз просто. Максимум КПД фотоэлемента достигается на строго определенных для данного потока излучения вольтах и амперах. Поэтому цеплять нагрузку напрямую очень нежелательно. А вот специально подобранный импульсный преобразователь, который как раз нужный режим и обеспечит — то, что доктор технаук прописал.
Hegny
05.03.2016 00:51вы первоисточник почитайте. импульсную мощность им выдает как раз тот самый пьезоэлектрик, который они и изобрели там применять.
в классических батарейках на никеле никаких фотоэлементов нету, там простой p-n переход. хоть суть и совпадает, но сравнивать характеристики некорректноvanxant
05.03.2016 02:28Почитал. Ну ок, значит они накапливают заряд под p-n переходом, потом сбрасывают его одним импульсом. Вероятно, пьезоэффект используется для замыкания цепи сброса. Ну как ни крути, это все равно по физике процесса — диод, просто с хитрой обвязкой.
Hegny
05.03.2016 20:18только в данном случае p-n переход на кремнии сделан и не деградирует. поэтому реальный срок службы элемента очень высокий. основная проблема — очень высокая стоимость никеля (в статье занижена на порядок).
ApplejackApple
04.03.2016 16:21+3Смотря для чего. Для нас с вами — да, дорого. Для Роскосмоса или НАСА поставить несколько таких батарей в космический аппарат — копейки.
ofmetal
04.03.2016 22:40Какой толк от данной батарейки в космическом аппарате? Зачем её может понадобиться туда пихать вообще?
geher
04.03.2016 22:57+1Некоторые КА летают так далеко от солнца, что без батарейки никак, а полноценный ядреный реактор при этом тяжеловат, да и электричества много не всегда надо. Вот и используют всякие РИТЭГи. Если эта батарейка будет легче классического РИТЭГа, то это то самое, что доктор прописал.
ofmetal
05.03.2016 01:29-2Это бета-распад! Энергии — курям на смех.
В космосе обычно требуется мощность как минимум в несколько кВт. Пусть даже 1кВт.
А эта батарейка производит не более 100нВт/см3 долгосрочно.
При плотности никеля 8.9г/см3 получим: 11.2 нВт/г.
Для 1кВт потребуется батарейка массой: 1000Вт / 11.2e-9Вт/г = 8.9e10г = 8.9e7 кг
89 миллионов килограмм! Для жалкого киловатта.
Какой толк от данной батарейки в космическом аппарате? Зачем её может понадобиться туда пихать вообще?
В космосе используют ядрёны батарейки на плутонии-238, который испытывает альфа-распад. Поэтому и с энергией там порядок.geher
05.03.2016 14:05-1Спутники бывают разные. Например, тот же «Филя» при одновременной работе всей аппаратуры потреблял всего 200-250 Вт, а при некоторой экономии — 38 Вт.
Бывают варианты намного менее затратные.
«Ядрёны батарейки на плутонии-238» — это тоже не киловатты.
Тот, что стоял на «Новых горизонтах» — 11 кг диоксида 238Pu и всего 240 Вт электроэнергии в начале пути (со снижением мощности в дальнейшем). Не на всякий спутник установишь. Некоторые сами меньше весят.ofmetal
05.03.2016 20:26а при некоторой экономии — 38 Вт.
Ну, это меняет дело!!)
В таком случае было бы не 89 000 000 кг, а лишь 3 382 000 кг, всего лишь 275 запусков Ангары-А5B для доставки и последующей сборки груза на геопереходной орбите. Только чем потом толкать такой груз, таких ракет пока что нету. А если бы были, то пришлось бы Ангару гонять ещё не меньше тысячи раз для доставки топлива для толкания такой тяжести.
Если кто-либо говорит, что батарейка на бета-распаде может принести пользу в космическом аппарате, то скорее всего это журноламер или гуманитарий.
11 кг диоксида 238Pu и всего 240 Вт электроэнергии в начале пути (со снижением мощности в дальнейшем). Не на всякий спутник установишь. Некоторые сами меньше весят
11кг на альфа-распаде тяжеловато?) Ну тогда на бета-распаде будет 20 000 000 кг, в самый раз.geher
05.03.2016 20:52Про 38 Вт — это всего лишь ответ на это
> В космосе обычно требуется мощность как минимум в несколько кВт. Пусть даже 1кВт.
А в других КА могут быть и намного более низкие уровни потребления.
Плюс никто не отменял схемы с накоплением энергии в течении длительного времени и быстрым потреблением для какого-нибудь действия, например для выполнения одного фото или одного измерения или для отсылки пакета на ретранслятор, ибо далеко не каждому КА требуется проводить непрерывную съемку и непрерывное измерение.
А главное достоинство такой «батарейки», как и РИТЭГа — очень большой срок службы.
ofmetal
05.03.2016 02:37-2Более того.
Почему бы вместо данной батарейки не поставить литий-ионную из телефона?
Плотность энергии в таком случае окажется выше на 1.5-2 порядка.
Грубо говоря, если вместо 89 000 000 кг дорогого никеля-63 взять 1 000 000 кг дешёвых ли-ион элементов, то они на 40 лет вперёд обеспечат космический аппарат теми же 1кВт электричества.
Правда, аккумуляторы стареют со временем, и вместо LiCoO2 может целесообразнее взять что-нибудь с саморазрядом пониже, LiTiO может быть какой.geher
05.03.2016 14:13+1Проблема любой литий-ионной батареи — старение. Она достаточно быстро тупо дохнет просто от факта своего существования.
И саморазряд даже у лучших образцов слишком большой.
Для миссий, длящихся десятилетиями, совершенно не подходит.
А еще придется тратить энергию батарейки на ее же подогрев, поскольку она очень «не любит» низкие температуры.
Cr558
04.03.2016 15:49+8Если эти элементы научатся делать достаточно дешево, то параноикам по излучению от мобильных можно продавать шапочки уже не из фольги, а свинцовые.
Swasher
04.03.2016 16:29-3Зачем в дальнем космосе батареи, «не наносящее вред живому организму»?
GavriKos
04.03.2016 16:32+2Потому что такие батареи еще и не наносят вред внутренностям аппарата, и их не надо выносить за пределы корпуса на отдельную штангу.
geher
04.03.2016 21:51КА кому-то приходится на Земле собирать, потом устанавливать на ракету, транспортировать несколько раз. Если на каждом этапе применять меры радиационной защиты, как-то жирновато натощак получается.
Vanadium
05.03.2016 13:29Затем, что их не только в космических аппаратах собираются использовать, но и в кардиостимуляторах, например
HotkeyM
04.03.2016 16:31+2Обычная щелочная батарейка AAA имеет объём = 3.141.05см1.05см4.46см ~ 15см^3 и ёмкость порядка 1.9Втч. удельная ёмкость на кубический сантиметр ~ 0.14Втч/см^3.
Удельная ёмкость этой атомной нано-батареи — 10нВт/c3600секунд24часа365дней10лет ~ 3.2 Втч.
На порядок ёмче, но на пять порядков (в 100 000 раз) дороже. Стоит оно того? С учётом подводных камней, вроде крайне малой мощности.Sleepwalker_ua
04.03.2016 16:59+7ну я посмотрю, как вы на каком-то Вояджере полетите через 2 года щелочные батарейки менять на новые. А потом еще через 2 года. И еще через 2 года. И еще, и еще, и еще, и еще…
Или будете каждый год операцию делать, чтоб батарейку в кардиостимуляторе менять. С соответствующими рисками, шрамами и послеоперационными проблемками вроде долгозаживающего шва, например.
Всегда найдется отрасль, прибор или механизм, в котором даже самая абсурдная, нелепая и дорогостоящая хрень найдет применение и более того — будет востребована.
Hegny
04.03.2016 17:33это «сферическая» удельная емкость. на самом деле никель размазан слоем в 10мкм (или в поры осажден) и удельная плотность для итоговой батарейки на порядки меньше.
zirus
04.03.2016 20:28Чегой-то вы неправильно посчитали. У нано-батарейки ёмкость в 3600 раз меньше должна быть
Лучше считать в джоулях: у нанобаратейки 100нВт за 50 лет выделится 157Дж
У литиевой батарейки CR2032 220мА*ч, 3в: 2376Дж.
У ионистора 1Ф, 5,5В(такой же по форме как CR2032): 15Дж
То есть заряжаем ионистор каким-нибудь беспроводным методом и его нам хватает на 5 лет на мощность 100нВт
vanxant
04.03.2016 16:38+5"Новость" боянище конечно еще тот. Они ее стабильно раз в год "изобретают".
Про 50 лет есть большие сомнения из-за деградации фотоэлементов. Впрочем, их можно считать расходниками, копеечными по сравнению со стоимостью фольги с никелем-63. И даже в этом случае все равно круто: раз в 10-20 лет отнес батарейку на копеечное ТО (где ее в принципе могут и "подзарядить" микродозой свежего никеля-63) — и пользуйся дальше.
Для космоса все не так радужно из-за низкого КПД фотопреобразования. Чтобы получить 1КВт электрической мощности (и заменить пару метров солнечных панелей), нужно как-то отводить 4-5 КВт мощности тепловой (мощность пары утюгов). И нет, в отсутствии воздуха "само" оно не остынет.
По тем же причинам не подходит для электромобилей. Только там нужно уже не 1 КВт, а 100 — т.е. это уже 200 утюгов в небольшом пространстве под капотом. И самое обидное, что утюги нельзя выключить, потому что у них внутри бета-распад, над скоростью которого не властно вообще ничего.
Бытовая электроника в таких элементах просто не нуждается. Вы должны менять айфон каждые 2-3 года, а не раз в 50 лет.
На существенное удешевление производства рассчитывать не приходится. Никель-62 годами облучают внутри ядерных реакторов со специально подобранным спектром нейтронов (т.е. на обычной современной АЭС реакция не пойдет). Причем образец нужно вытаскивать, отправлять на центрифугу и доставать никель-63: если этого не делать, он легко превратится в бесполезный никель-64 под действием тех же самый нейтронов. А именно разделение изотопов — самое дорогое в атомной энергетике (как по деньгам, так и по энергозатратам) — на этом фоне сам по себе природный уран стоит жалкие копейки. Гуглить ЕРР / SWU.
В-общем, как у любой молодой технологии, проблем выше крыши, а перспективы туманны. Тот же гугл первые несколько лет вообще не понимал, на чем ему зарабатывать, а расходы расли в геометрической прогрессии. Но в отношении ядерных батареек уже сейчас понятно, что это серьезный прорыв и платежеспособные клиенты уже сейчас есть (вояки, космос, медицина для богатых). Нужно переходить от опытных образцов к реальным промышленным изделиям.
Atreyer
04.03.2016 18:03+1вроде пьезо, даже и гуглить ни к чему :)
vanxant
04.03.2016 18:49+1Пьезо… что?)
Ну да, я вижу в статье буквы "пьезо", только попробуйте хотя бы и с гуглом объяснить, при чем тут собственно пьезо)
так при чем?..Бета-вольтаика по конструкции практически аналогична фотовольтаике. В диоде точно так же под действием излучения возникают дырки и свободные электроны, которые могут течь через p-n переход преимущественно только в одну сторону. Соответственно с одной стороны перехода возникает больше дырок, а с другой — электронов, что приводит к появлению разности потенциалов, которую можно использовать.
Картину портит ток утечки (т.е. возможность протекания тока в "запрещенную" сторону как из-за дефектов материала, так и из-за неустранимых квантовых эффектов). Мощность этого тока может достигать единицы ватт на м2. И если для фотоэлементов мощность фототока составляет сотни ватт на м2, то у бета-вольтаики всего единицы ватт, и ток утечки становится определяющим фактором для КПД.
Соответственно для бета-вольтаики нужны особо хитрые конструкция и материалы для диода и окружающей обвязки (диэлектриков и т.д.), чтобы этот самый ток утечки минимизировать. И вот где-то здесь для диэлектриков выбраны именно пьезоэлектрики. Но почему именно так оказывается эффективнее — а фиг его знает, я по крайней мере публичных выкладок не видел.
VerdOrr
04.03.2016 20:18По тем же причинам не подходит для электромобилей. Только там нужно уже не 1 КВт, а 100 — т.е. это уже 200 утюгов в небольшом пространстве под капотом.
https://geektimes.ru/post/271002/
<20кВт*ч/100км — и это "по условиям нового Европейского ездового цикла" — если разгон переложить на классические аккумуляторы/конденсаторы, то можно эту цифру сократить в разы. Ну а "проветрить" под капотом 30-50кВт не такая уж проблема — сейчас же справляются?vanxant
04.03.2016 20:24Мощность двигателя теслы S — 266 квт. Даже если на 80% переложить бурст энергии на обычные аккумуляторы (которые дофига стоят и весят бтв), все равно остается порядка 60 квт электрической (300 квт тепловой). А проветрить даже 30 квт под капотом, при том что проветривать нужно всегда (вы не можете выключить бета-распад) — пассивными элементами сложно, а активные могут и накрыться.
VerdOrr
04.03.2016 21:19Согласитесь, что в данном контексте номинальная (максимальная) мощность двигателя совершенно ни о чем не говорит? Где-то видел, что для равноускоренного движения автомобиля массой 2т достаточно 3кВт, а при маневрах энергопотребление в 15-50 раз выше. "Вечной" батарейке достаточно покрывать средний расход, аккумуляторам — брать на себя пики (что радикально снижает требования к их объему-количеству-весу-цене)
vanxant
05.03.2016 00:12Ерунда это ваше равноускоренное движение сферических автомобилей в вакууме. Так же как и "новый европейский ездовой цикл".
Реально нужно порядка 10 литров бензина на 100км, и пока на практике здесь чаще будет больше, а не меньше.
Предположим, трассы хорошие, типа МКАДа, и искомые 100км мы где-то за час и проезжаем (без учета пробок, но с ускорениями, торможениями, перестроениями и т.д.).
В 1 литре бензина примерно 10ккал энергии, или 36 МДж. В 10 литрах, соответственно, 360 МДж, или… 100 КВт*ч. Но это тепловой энергии. Реальный, а не лабораторный КПД современных бензиновых двигателей порядка 30%, остальное в тепло. Т.е. 30 КВт электрической мощности, если бензином чисто генератор крутить на идеальной для конкретной связки передаче. Для ядерной батарейки это дает 150 КВт тепловой мощности. Это так сказать предел снизу. Ну не купите же вы дорогущую батарейку, если с ней придется каждые 100км заезжать на заправку или в кафе, ожидая пока она подтянет аккумулятор?Hegny
05.03.2016 00:46ну если точнее, то в 10 литрах 320Мдж или чуть меньше 90кВт*ч.
вот только считать так не совсем корректно, вы ведь не 24 часа в сутки ездите.
условно, если за сутки вы проезжаете 300 км (а столько мало кто ездит, кроме дальнобойщиков) и тратите при вашем расходе 30 литров бензина (1ГДж), то в час в среднем за сутки вы тратите 41 Мдж (11 кВт*ч). все, что нужно — это буферный аккумулятор.
Средний немец за сутки проезжает в 6 раз меньше и расход топлива в 2 раза меньше — можно смело ставить батарейку на 1кВт и небольшой аккумуляторvanxant
05.03.2016 02:32Для запаса 1 ГДж нужен аккумулятор на 270 квт*ч. У теслы раза в два поменьше будет.
Hegny
05.03.2016 20:24100 МДж будет достаточно. У вас очень странные расчеты
vanxant
07.03.2016 17:19Хм, насчет 1 ГДж это я вас отквотил, уважаемый.
Hegny
07.03.2016 17:50вам не нужен аккумулятор на 1ГДж, так как по статистике вы это гигаджоуль будете тратить за среднем 24 часа. все эти 24 часа у вас будет работать батарейка (гипотетическая, не из статьи), выдающая, например, 40 МДж. Тоесть она будет компенсировать ваш «среднесуточный» расход. Понятно, что с таким расходом вы ездить не будете, поэтому батарея должна перекрывать генерация за 2-3 часа — итого 100 МДж.
Но как я писал, реальные цифры в разы меньше.
formatbce
04.03.2016 17:50+7"… ФГБНУ ТИСНУМ, МФТИ, НИТУ МИСиС и ФГУП НПО «Луч»..."
Как-то «Луч» здесь уныло смотрится…
VotTakVot
04.03.2016 20:16-2Мягкое-немягкое излучение все равно наносит вред живому организму, просто надо подольше рядом постоять или подержать в руке. Модель, держащую это изделие в руке жалко ))
vanxant
04.03.2016 20:26+2Там люминиевый корпус, который надежно глушит слабое бета-излучение миллиграмм изотопа. Так что можете не волноваться.
stalinets
04.03.2016 22:35А тормозной рентген??
vanxant
05.03.2016 00:23А он вообще на таких низких энергиях есть? Или это уже не рентген?
В любом случае ЕМНИП в виде тормозного излучения переизлучается порядка 1-2% мощности.Hegny
05.03.2016 00:57ну там средняя энергия чуть меньше 20 кэВ (максимальная около 70 кЭв) — тормозное уже должно быть. другое дело, что там поток очень низкий, плюс надо смотреть сечения для кремния. на вскидку — будет почти нулевое
VotTakVot
05.03.2016 20:22и зачем это «почти» надо в телефоне, если в обычном аккумуляторе радиации полный ноль?
geher
05.03.2016 21:01Чтобы не заряжать, естественно.
Но для телефона все равно, скорее всего, описанное в статье не подойдет.
У телефона мощность передатчика сотнями милливатт измеряется, которые надо отдавать не импульсно, а постоянно. Плюс дисплей какой-никакой. Плюс динамик с микрофоном. Плюс ЦП (но это уже сущие мелочи на фоне перечисленного)
Это, скорее, для микродатчиков, некоторых имплантов, вроде кардиостимулятора, и, может быть, простых микроспутников.
ExplosiveZ
04.03.2016 20:24+1Через 30 лет будут продавать телефоны без зарядок. Прикольно.
Желаю товарищам удачи, так как эти батарейки очень востребованы в космосе/медицине, возможно в будущем автомобилестроении.(дешевые, одноразовые электромобили)Dum_spiro_spero
04.03.2016 23:53+2-То есть теперь телефон можно не выключать? — спросил я.
-То есть теперь телефон нельзя выключить, — ответил брат. Старший брат.
Wizard_of_light
05.03.2016 09:31Скорее фонарик Гордона Фримена. Светит пять минут, заряжается полчаса, зато сам.
stalinets
04.03.2016 22:46Красивая, но вряд ли имеющая перспективы штука.
Во-первых, очень дорого.
Во-вторых, даже если сделать дёшево — опасно, радиация же. Пусть энергия (и соответственно проникающая способность) бета-частиц от никеля и мала, но при разрушении этой батарейки она прекрасно разрушает клетки, не защищённые покровами. Слизистые, глаза, при поадании вовнутрь — внутренние органы. ОК, предположим, что батарейка цельнотитановая и её не разрушить просто так. Но от бета-частиц, бьющихся в препятсивие, летит тормозной рентген. Да, он будет ещё слабее исходных частиц, но у рентгена таки проникающая способность уже неслабая!
В-третьих, коварно. Никель-63 светит бетой очень низкой энергии, эта бета не детектируется обычными массовыми бытовыми дозиметрами с металлическим счётчиком Гейгера, и сцинтилляторы её тоже не увидят (или увидят с трудом, по слабому тормозному излучению). Ей нужен довольно дорогой альфа-бета-чувствительный дозиметр со слюдяным торцевым счётчиком Гейгера. Если такая батарейка разрушится, то бед не оберёшься. Многие могут пострадать, пока не заподозрят неладное.
Так что не будет в массовом обращении таких батареек. Радиация в руках незнающих людей — это беда.
arheops
05.03.2016 01:19Нету тут жесткого тормозного рентгена. Тут всего 19кэВ(с максимум в 66.9кэВ) это мягкий рентген( более 19нм длина волны), экранируется листиком бумаги. Тормозное излучение от бета распада в принципе не может иметь энергию больше энергии бета частиц.
stalinets
05.03.2016 13:34Ну вот у трития энергия испускаемых при распаде электронов ещё меньше, но как тогда объяснить вот это?
http://www.youtube.com/watch?v=mokuWl0ud1Iarheops
05.03.2016 13:47что конкретно из 15 минут (большей части бреда) надо обьяснить? у трития 18.6/5.6(еще меньше).
люменофор светится(еле еле), и это, собствнно, все.stalinets
05.03.2016 14:41Откуда берётся то излучение, что автор видео намерил. Ведь скорее всего это именно слабый тормозной рентген. Значит, от никелевой батарейки должен быть примерно такой же. И почему бред?
arheops
05.03.2016 14:54Он мерял мягкое бета излучение непредназначенным для этого прибором. Откуда ж я знаю, что он там намерял. В лаборатории(экранированной) ничего такого не наблюдается.
arheops
05.03.2016 15:04Во большинстве крупных городов есть ОЧЕНЬ много мест, где фон за 25мкрентген. В данный момент в славном городе Киеве в институте радиологии 15.8(весна). На крещатике — 25-28. А он там всего один раз меряет предназначенным прибором, и получает 27.2. Это совсем не превышение нормы в два раза. А вон та белая коробочка требует юстировки при измерении с открытой крышечкой. Тоесть надо взять образец с известным излучением, померять, потом сравнить с целевым предметом.
Плюс кто вам сказал, что тритий для фонарика вообще хоть както очищен от других побочных изотопов.arheops
05.03.2016 15:10Ах да. Там же еще люминофор, который(фосфор) сложно(и никому не нужно) очистить от фонящих изотопов, он часто сам по себе фонит до 30-50.
ofmetal
04.03.2016 22:54Если бы стоимость ядерных батареек была невысокой, их можно было использовать в любых мобильных устройствах, даже в мобильных телефонах.
Любопытно, как? Какая польза от данной батарейки в телефоне?
Akr0n
05.03.2016 10:17С такой ценой будут использовать только в разведке для изготовления вечных жучков. У наших спецслужб денег немеряно, в отличие от остальных отраслей народного хозяйства.
ImMetatron
06.03.2016 00:14А не очередной ли это фейк для сами знаете чего?
А то споры нешуточные и тут верно подметили, что вид у элементов мягко говоря как будто кто-то дома медным купоросом плату протравил кое как лишь бы, лишь бы.Hegny
06.03.2016 14:32ну такие батарейки делают в нескольких местах. в том числе в соседней от меня лаборатории :). каждый пытается чего-нибудь улучшить (тут вот пьезоэлектрик для чего-то добавили).
но у всех одна и та же проблема — очень-очень дорогой никель-63.
а так процесс хорошо отработан.
ну и еще одна особенность — крайне специфические области применения. это не для айфонов и не для электромобилей.
tmin10
Интересно, какое напряжение и ток выходят у батарейки на фото и насколько КПД выше тех-же недорогих РИТЭГов.
SvSh123
КПД — в разы больше. Здесь, по сути, прямое преобразование.
Скорей всего, высокое напряжение при очень малом токе.
Настоящая находка для КА. Там можно использовать другие, более опасные, но менее дорогие бета-активные элементы, тот же тритий.
С появлением таких батареек стронций-90 из опасных отходов превращается в эффективное топливо. :)
Hegny
разделение электрон-дырочных пар на p-n переходе. так что напряжение одного элемента невысокое :)
Wizard_of_light
Для космоса удельная мощность не та. 100 нВт на кубический сантиметр — это безумно мало, и неизвестно ещё, сколько весит тот кубический сантиметр. Вот в кардиостимулятор — может быть, туда РИТЭГ не запихнуть.