Tehnološku industriju iznenađuje oživljavanje nuklearnih baterija. Startupi i istraživački centri širom svijeta rade na uređajima koji obećavaju desetljeća rada bez potrebe za zamjenom i održavanjem. Prema IEEE Spectrumu, ti uspjesi mogu transformirati industriju poput robotike, svemirskog istraživanja, medicine i obrane, iako njihov komercijalni uvod sprječava regulatorne prepreke i sigurnosne probleme.
Dobavljači energije za kritički važne aplikacije
Društvo Napajanje beskonačnosti Iz San Diega surađuje s gradom Ukaea, City Labs u Miamiju i sveučilištima u Kini i Južnoj Koreji. U prošloj godini također su najavili tehničke proboje koji se u osnovi mijenjaju energetska situacija u nekoliko sektora .
Te organizacije istražuju metode elektrokemijske pretvorbe, koristeći napredne poluvodiče i kontrolu radioizotopa za razvoj baterije koji će moći raditi desetljećima, čak i stoljećima. Glavna prednost je, prema stručnjacima, njihov dug život i sposobnost osiguranja Stalno napajanje svjetlosnih uređaja U situacijama kada tradicionalni kemijski akumulatori gube učinkovitost ili njihova česta zamjena nije praktična.
Od operacijske sarije do orbite: povijesni prethodnik i upotreba
Povijest nuklearnih baterija nije nova. 1970. liječnici u Parizu implantirali su prvi nuklearno gorivo pejsmejker . Tijekom sljedećih pet godina više od 1400 takvih implantata ugrađeno je u Francusku i SAD. Uređaj zatvoren u pakiranju od titana i koji sadrži malu količinu plutonije-238 dopušteno izbjegavanje opetovane kirurške operacije I produžio je život pejsmejkera već nekoliko desetljeća.
Nemogućnost provjere konačnog odredišta Međutim, ti su objekti nakon smrti njihovih vlasnika doveli do radioaktivnih materijala koji su završili na grobljima ili krematorijama. Zbog ovog složenosti praćenja regulatornih tijela u SAD -u i Europi postupno su zabranili njihovu upotrebu A civilni razvoj nuklearnih baterija prešao je u područja gdje je radni život opravdao troškove i rizike, poput svemirskih misija, snage svjetionika i senzora dugih udara.
Kako funkcioniraju moderne nuklearne baterije
Nuklearne baterije ne djeluju kao mali reaktori. Njihov se princip temelji na korištenju spontanog propadanja radioizotopa, koji oslobađa energiju na atomskoj razini. U većini modernih razvoja koriste se izotopi poput nikla-63 i tritija. Ove jezgre emitiraju beta čestice koje su u interakciji s okolnim poluvodičima Stvoriti električnu energiju Sličan učinak solarnih ćelija.
Drugi se pristup sastoji od pretvaranja toplinskog zračenja u energiju pomoću termoelektrični uređaji . Prema IEEE Spectrum -u, izbor radioizotopa ovisi o polu -životu dezintegracije i brzine raspada. Tritium i NICL-63 imaju prednosti zbog niske energije i lakog rukovanja, dok Polonium-210 i Plutonium-238 imaju veće performanse, ali zahtijevaju pažljivu zaštitu i tehničku kontrolu da se ograniče Oštećenje poluvodiča i izloženost zračenju.
Trenutna i eksperimentalna upotreba: od udaljenog svemira do udaljenog okruženja
Što se tiče praktične uporabe nuklearnih baterija, već nekoliko desetljeća korišteni su u svemirskim istraživanjima i za proizvodnju električne energije u udaljenim područjima. Od 1977. koristi NASA Termoelektrični generatori radioizotopa (RIEG) pokretani Plutonio-238 za misije kao što su Voyager sonde.
Svaki generator teži oko 38 kilograma, proizvodi oko 157 Watt u početnoj fazi i osigurava rad znanstvenih objekata više od četiri desetljeća. Kako energija izotopa slabi, električni izlaz postupno se smanjuje.
Tijekom hladnog rata Na sjeverozapadu Rusije stavio je više od 1.000 Ritega za svjetionike i meteorološke stanice, dok su Sjedinjene Države koristile slične verzije za nadzor na Arktiku i morskom dnu.
Izvan svemira i zemljopisne granice Startupi i programeri tehnologije razmatraju nove scenarije . Mogućnosti uključuju autonomne senzore, mikrodrone, minijaturne robote i implantabilne medicinske uređaje, gdje potreba za autonomijom i kontinuiranom snagom premašuje tehničke i sigurnosne prepreke povezane s upotrebom radioaktivnih materijala.
Vojni sektor također vidi potencijal u ovoj vrsti baterije, To značajno smanjuje energetski teret vojnika tijekom misija duge udaljenosti. Široki uvod je u suprotnosti s potrebom za pouzdanom zaštitom i Odgovorno radioaktivno upravljanje otpadom Nakon životnog vijeka uređaja.
Praznine u regulaciji i najnovija inovacija
Glavna prepreka Za opsežnu upotrebu Radioizotopi u industriji su njihova kupnja, upravljanje i likvidacija. Na primjer, cijena Tritia može doseći do 30 000 USD po gramu, stvarajući samo fragmente toplinske energije Watta.
Pored toga, potrebno je dodati potrebu za dobivanjem posebnih licenci i za dobavljače i za završne korisnike koji preuzmu pravnu i logističku odgovornost za Provjera i sigurno odlaganje materijala .
Najraširenija tehnologija pretvorbe energije naziva se beta-voltaics. Koristi poluvodiče za pretvaranje beta zračenja u električnu energiju, a u nekom nedavnom razvoju njegova učinkovitost prelazi 10 %. Napajanje beskonačnosti Tvrde da su stvorili sustav s učinkovitošću od 60 % na temelju tekuće otopine nikla-63, koja proizvodi električnu energiju zbog razlike u potencijalima koji proizlaze iz dezintegracija .
Peking Betavolt Najavio je početak testne proizvodnje kompaktne baterije s izlazom od 100 mikrovata s trajanjem od pola stoljeća. Tvrtka planira pokrenuti verziju od 1 vata 2025. godine ako dobije dozvolu i financiranje. Arkenlight U Velikoj Britaniji ispituje mogućnosti temeljene na Carbon-14 i Tritiu u odnosu na upotrebu U satelitima, medicinskim implantatima i industrijskim senzorima .
Gradski laboratoriji u Miamiju razvijaju baterije temeljene na Tritia za medicinske i kozmičke primjene sa životom do života 20 godina . U međuvremenu suradnju između Ukaea I Sveučilište Bristolsa dovelo je do baterije na bazi ugljika s više od 5700 godina, što će potencijalno omogućiti uređaju da radi stoljećima.
Trajni problemi i izgledi za produženje
Budućnost ove tehnologije ovisi o tome da li njezine koristi od energije nadmašuju rizik i troškove regulacije i odlaganja. Nuklearni inženjer koji je citirao IEEE Spectrum rekao je da je tehnologija već pokazao je svoju učinkovitost i sigurnost u uvjetima strogih pravilaAli zadatak je pronaći tržišta i aplikacije u kojima njegove koristi nadmašuju tehničke i pravne prepreke.
Industrija je optimističnija u pogledu kozmičkog sektora, gdje potražnja za pouzdanom i dugoročnom energijom odgovara karakteristikama ovih baterija. Širenje na civilne objekte na zemlji ovisit će o mogućnostima industrije da pokaže dovoljnu kontrolu i odgovornost tijekom ciklusa rukovanja radioaktivnim materijalima.
