1074,1
рейтинг
4 марта в 14:23

В России разработали ядерную батарейку на никеле-63, работающую 50 лет новость



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.
Анатолий Ализар @alizar
карма
683,6
рейтинг 1074,1
Редактор
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (143)

  • +2
    Интересно, какое напряжение и ток выходят у батарейки на фото и насколько КПД выше тех-же недорогих РИТЭГов.

    • 0
      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. :)
      • 0
        разделение электрон-дырочных пар на p-n переходе. так что напряжение одного элемента невысокое :)
    • +1
      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.
  • –4
    видок 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
    • +9
      Простите, а вам шашечки или ехать?
      • –6
        Ну 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.
        • +5
          Вы 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
          • 0
            Может и не нарядные, но мне кажется выглядеть они будут аккуратно.
            • +1
              мне кажется

              ключевая фраза
              • +1
                Я уверен. Вот вам новая ключевая фраза. Не согласны? Возразите конструктивно.
                • 0
                  Бремя доказательства лежит на утверждающем.
                  Раз вы так уверенны докажите.
                  Так пойдёт?
                  • +1
                    http://www.federalspace.ru/2011/
                    • 0
                      Эм, 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?
                      • +1
                        Что 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.»
          • 0
            Ну как сказать. Судя по фото Curiosity, там не скотчем на соплях провода смотаны. И вообще, таки присутствует аккуратность в изготовлении аппарата.
            • 0
              ну, 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.)

            • 0
              да там не на скотче, там все на стяжках...
          • 0
            Не видел, но им НЕ нужен новый клиент, он уже есть.

            А этому изделию клиент нужен.
        • +8
          Это 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.
          • 0
            Del
        • +1
          Там 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.
        • +1
          Какого производителя, к какому клиенту?! Это прототип! :)
    • +5
      Тут каждый день мелькает столько лоснящихся и красивых прототипов (многие из которых так прототипами и остались, кстати), что разнообразие не помешает.
    • +6
      Ничего вы не понимаете, это дизайн такой.
    • +6
      Вы забыли про листик в клеточку в упаковке на первом фото.
    • +12
      Всё нормально. Вполне аутентичный дизайн.

      image
    • +1
      при цене в 4к зелёных за 1 грамм — я думаю мало кто рискнёт шлифовать такую пластику
  • +6
    Сперва обрадовался, а потом понял что это слишком
    изготовление одной батарейки может обойтись в 4,5 млн руб.
    дорого (
    • 0
      Мобильный телефон в 90х тоже был очень дорогим.
      • +6
        Да, 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.
        • –12
          Кому нужен мобильник на 50 лет? Год-2 ими пользуются. В особо редких случаях лет 5, но больше это уже ненормально.
          • +15
            Как раз использование мобильника в течении 2х лет это не нормально.
            • +4
              Это же поколение "айфонов", для них это нормально.
              • 0
                это 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
                • +6
                  Не 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 глазом
                  • 0
                    Да вот как-то умудряется вконтактик да инстаграм начинать безбожно тормозить по прошествии пары лет…
              • –7
                Давай, покажи мне, о старейший, свою мобилу, которой 50 лет.
                • –6
                  Нормально вообще гик грузится с вашим 386?
                • +2
                  50 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?
                  • –1
                    позвонить и смс — это viber. Платить за это поминутно опсосу это зло.
                    • +2
                      10р в месяц, не стоит и заморачиваться.
                      Тарификация посекундная. И причем здесь прога на win, если мне не из дому звонить?
                      • –1
                        4 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.
                        • +1
                          Для моей специфики не подходит. Мне больше звонят. Да и не на что поставить её.
                          • 0
                            т.е вы мало пользуетесь мобильной связью, поэтому вас звонилка с gsm устраивает. Пользовались бы в обе стороны — задумались бы, почему такие счета.
                            • +2
                              Да, бывало у меня за месяц 0 входящих, 0 исходящих.
                            • 0
                              То 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.
                        • 0
                          по 50 рублей в месяц приходится платить каждому банку, чтобы они отсылали уведомления
                          У меня бесплатно, ЧЯДНТ?
                          • 0
                            Пользуетесь 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.
                            • 0
                              И 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.
                              • 0
                                Я 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.
                                • 0
                                  То есть, у вас оба компонента «двухфакторной» аутентификации через один и тот же канал идут. Всё равно что просто два пароля ввести.
                                  • 0
                                    В 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.
                                    • 0
                                      Проблема 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.
                                      • 0
                                        Через 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.
                                        • 0
                                          Через 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.
                                          • 0
                                            Почитайте про Secure Element, если интересно https://habrahabr.ru/company/ifree/blog/202738/
                                            • 0
                                              SecureElement — это не хранилище ключей.
              • 0
                Сталина на них нет!
              • 0
                а 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 :)))!
            • –6
              Читать 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.
              • +3
                А кто мы?
                • 0
                  Может мы коллективный разум, а может ИИ, не известно достоверно, кто тут на ресурсе комментарии пишет, возможно что…

                  http://risovach.ru/upload/2013/07/mem/vkcomsnegiryata_23490134_big_.jpeg
                • 0
                  Мы — люди. А я человек.
        • +3
          Часам (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.
          • +3
            В 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.

          • 0
            Заявленная мощность больше на 4 порядка: 1мВт/см3
            Масса батарейки для телефона будет немногим более 1кг.
            • 0
              Это импульсная, непрерывная — «10-100 нВт/см3».
              (Кстати, интересный вопрос: почему в описании батарейки, использующей непрерывный равномерный распад, в первую очередь говорят об импульсной мощности).
              • +1
                А 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.

                • 0
                  вы 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 некорректно
                  • 0
                    Почитал. 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.
                    • 0
                      только 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).
    • +3
      Смотря для чего. Для нас с вами — да, дорого. Для Роскосмоса или НАСА поставить несколько таких батарей в космический аппарат — копейки.
      • 0
        В условиях дефицита финансирования?
        • +1
          Другие источники электричества для КА если и дешевле обходятся, то ненамного.
          • 0
            Какие основания так считать? Вы сравниваете налаженное производство (как бы оно ни было налажено) с единичным прототипом?
            • +1
              Так для КА, которому нужна «батарейка», все является единичным прототипом.
              «Типовые» КА как-то обходятся солнечными батареями.
      • 0
        Какой толк от данной батарейки в космическом аппарате? Зачем её может понадобиться туда пихать вообще?
        • +1
          Некоторые 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.
          • –2
            Это 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.
            • –1
              Спутники 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.
              • 0
                а 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.
                • 0
                  Про 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.
          • –2
            Более 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.
            • +1
              Проблема 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.
  • +8
    Если эти элементы научатся делать достаточно дешево, то параноикам по излучению от мобильных можно продавать шапочки уже не из фольги, а свинцовые.
    • 0
      Почему шапочки свинцовые, как будто все время у уха носите? Можно же совместить, какой комплект выходит свинцовые трусы и шапочка из фольги и скидку на комплект сделать)
      • 0
        Телефоны в свинцовом корпусе — и порядок. С таким телефоном и в схватке с гопниками не страшно. Особенно если на шнурке.
        • 0
          А для изготовителя какое благо — вручную заменять детали перестанут.
      • +2
        Тогда и железные носки нужно в комплект. На случай, если резинка на трусах лопнет
    • 0
      Им можно продолжать пользоваться фольгой. Она бету тоже хорошо ловит.
  • –3
    Зачем в дальнем космосе батареи, «не наносящее вред живому организму»?
    • +2
      Потому что такие батареи еще и не наносят вред внутренностям аппарата, и их не надо выносить за пределы корпуса на отдельную штангу.
    • +5
      Чтобы не наносить вред живому организму. И хватит этой ксенофобии.
    • 0
      КА 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.
    • 0
      Затем, что их не только в космических аппаратах собираются использовать, но и в кардиостимуляторах, например
  • +2
    Обычная 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.
    • +7
      ну 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.
    • 0
      это «сферическая» удельная емкость. на самом деле никель размазан слоем в 10мкм (или в поры осажден) и удельная плотность для итоговой батарейки на порядки меньше.
    • 0
      Чегой-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
  • 0
    Интересно, а почему именно этот изотоп именно никеля? Вроде же очень много разных радиоактивных материалов.
    • +3
      Нужен бета-распад с определенной энергией электронов. И желательно отсутствие альфа- и гамма-распада
  • +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.
    • +1
      вроде пьезо, даже и гуглить ни к чему :)
      • +1
        Пьезо… 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.

    • 0
      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.

      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?
      • 0
        Мощность 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.
        • 0
          Согласитесь, 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)
          • 0
            Ерунда 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?
            • 0
              ну 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 аккумулятор
              • 0
                Для запаса 1 ГДж нужен аккумулятор на 270 квт*ч. У теслы раза в два поменьше будет.
                • 0
                  100 МДж будет достаточно. У вас очень странные расчеты
                  • 0
                    Хм, насчет 1 ГДж это я вас отквотил, уважаемый.
                    • 0
                      вам 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.
            • 0
              А в пробке или на светофоре постоять — не годится? :)
              • 0
                Там кондиционер/печка больше сожрет. Порядка 1л бензина в час.
  • +7
    "… ФГБНУ ТИСНУМ, МФТИ, НИТУ МИСиС и ФГУП НПО «Луч»..."
    Как-то «Луч» здесь уныло смотрится…
    • +2
      Да нет, все в порядке, это же ФГУП НПО.
    • 0
      Зато читабельно и язык не сломаешь. :)
  • –2
    Мягкое-немягкое излучение все равно наносит вред живому организму, просто надо подольше рядом постоять или подержать в руке. Модель, держащую это изделие в руке жалко ))
    • +2
      Там люминиевый корпус, который надежно глушит слабое бета-излучение миллиграмм изотопа. Так что можете не волноваться.
      • 0
        А тормозной рентген??
        • 0
          А 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.
          • 0
            ну 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
            • 0
              и зачем это «почти» надо в телефоне, если в обычном аккумуляторе радиации полный ноль?
              • 0
                Чтобы 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.
  • +1
    Через 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)
    • +2
      -То есть теперь телефон можно не выключать? — спросил я.
      -То есть теперь телефон нельзя выключить, — ответил брат. Старший брат.
    • 0
      Скорее фонарик Гордона Фримена. Светит пять минут, заряжается полчаса, зато сам.
  • 0
    Красивая, 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.
    • 0
      Нету 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.
      • 0
        Ну вот у трития энергия испускаемых при распаде электронов ещё меньше, но как тогда объяснить вот это?
        http://www.youtube.com/watch?v=mokuWl0ud1I
        • 0
          что 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.
          • 0
            Откуда 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?
            • 0
              Он мерял мягкое бета излучение непредназначенным для этого прибором. Откуда ж я знаю, что он там намерял. В лаборатории(экранированной) ничего такого не наблюдается.
              • 0
                Во 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.
                • 0
                  Ах 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.
              • +1
                Хорошо, предположим он видел мягкую бету. А как вы тогда объясните, что я на гамма спектрометре фиксировал от брелка повышение в области до 20кэВ?
  • 0
    Если 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?
  • 0
    С такой ценой будут использовать только в разведке для изготовления вечных жучков. У наших спецслужб денег немеряно, в отличие от остальных отраслей народного хозяйства.
  • 0
    А 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.
    • 0
      ну 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.
      • 0
        Спасибо, значит всё новое хорошо забытое старое.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.