Граждане, отвлекитесь на минутку от жареных новостей про мост. Росатом тут выдал ролик с телевизионным репортажем Антона Подковенко, а я вам в клювике принёс его текстовую версию, собственноручно сделанную. Убрал только описание экспедиции по эвакуации старых РИТЭГов, её можете в самом ролике посмотреть (см. раздел Использованные источники). Вся основная информация сохранена, устранены лишь речевые ошибки и слова-паразиты. Собственно репортаж:
Атомная батарейка. Звучит как фантастика, между тем вот она. Это прототип, но вполне работающий. В камере источника питания капсула для изотопа плутония-238, установка преобразовывает энергию его полураспада в электричество.
Для проверки ее работы вполне достаточно имитатора источника из молибдена, но можно ли уже сейчас запитать от установки датчик телеметрии, который необходим для проверки трубопроводов в газовой промышленности? Подключаем контакты, работает!
Мы имеем комплект: датчик, запитанный от автономного радиоизотопного источника питания. Фактически, это открывает нам возможность 20 лет, независимо от внешних условий, получать информацию в данном случае о температуре, о влажности, это может быть коррозионная стойкость, это может быть давление в линейной части нефтегазопровода. Эта информация может быть отражена на мониторе.
Пётр Борисюк, заведующий кафедрой физико-технических проблем метрологии Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ
Пока планируемая мощность до 500 Вт. Этого хватит чтобы обеспечить электричеством, например, метеостанцию на Крайнем Севере, где альтернативные источники энергии использовать очень непросто, особенно Полярной ночью.
Области применения ограничиваются только фантазией инженеров. Можем поставить станцию слежения за температурой где-нибудь на отдалённом острове и на протяжении всего периода работы такого источника мы будем получать сигнал.
Андрей Кузнецов, директор Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ
Принцип атомной батарейки в том, что радиоактивный изотоп, распадаясь, излучает тепло и разогревает капсулу, в которой он находится, до полутора тысяч градусов. Тепло с помощью особого нанопокрытия превращают в свет, а свет в электрическую энергию. Оригинальность решения ученых МИФИ в использовании специального покрытия.
Мы создаем специальное покрытие на основе наночастиц, которыми покрывается капсула радиоизотопного источника тепла, чтобы сместить спектр излучения нагретого тела в более коротковолновую область, в более видимый спектр. Это позволяет увеличить эффективность преобразования энергии ядерного распада в электричество с помощью специальных фотоэлементов.
Пётр Борисюк, заведующий кафедрой физико-технических проблем метрологии Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ
Прослужить такая батарейка может очень долго: какой изотоп поставишь, столько и проработает. Торий-228 излучает 2 года, плутоний-238 почти 90 лет, а если источником сделать америций-241, то атомный источник будет беспрерывно и безопасно давать электричество дольше, чем 4 столетия.
Идея такой батарейки в том, что мы один раз ее поставили либо в прибор, либо в механизм, и забыли. Весь период работы этого прибора обеспечивается энергией такой батарейки. Правильный подбор изотопов позволяет создать абсолютно безопасные источники энергии и от их продуктов деления можно защититься тонкой фольгой или даже листом бумаги.
Андрей Кузнецов, директор Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ
Атомной батарейке не нужны подзарядка и обслуживание, она компактная и несложная в производстве: вакуумная капсула, система контроля термопары, плутониевый источник. Все это в России умеют делать еще с советских времен.
Похожие устройства использовались еще в СССР: радиоизотопный термоэлектрический генератор, сокращенно РИТЭГ. В нём тепловая энергия, которая выделяется при распаде изотопа, преобразовывалась в электрическую с помощью специального генератора, это были уникальные для своего времени источники питания для обеспечения автономной работы техники в самой труднодоступной среде.
Принцип РИТЭГа еще проще, чем у атомной батарейки: полупроводниковая термопара, одна сторона источника холодная другая горячая, и возникает электрический ток. Школьная физика!
В РИТЭГах реализуется принцип преобразования тепловой энергии радионуклидного источника в электрическую энергию за счет и посредством термоэлектрической батареи. То есть если мы нагреваем, скажем, горячий спай тепловым источником, охлаждаем радиатором холодный спай, то возникает электродвижущая сила и начинает протекать электрический ток.
Евгений Крошкин, заместитель директора Научно-исследовательского института технической физики и автоматизации
В качестве источника был изотоп стронция-90, это бета-распад, от которого защищает свинец, так что РИТЕГи были достаточно массивными. С семидесятых годов их устанавливали на метеостанциях на Сахалине, Чукотке, Камчатке, Курилах, в Балтийском регионе, вдоль Северного морского пути и в антарктических широтах. Радиоизотопные генераторы давали энергию автономным маякам, навигационным знаком для судов, гидрографическим станциям.
Это был идеальный источник электроэнергии, не обслуживаемый, в котором ничего не крутится, не вертится, который не надо часто менять. Только лишь ученые приезжали, снимали показания, и уезжали опять.
Виктор Помелов, Главный эколог Российской антарктической экспедиции Арктического и антарктического НИИ
В начале 90-х у советских РИТЭГов закончился срок эксплуатации, их начали вывозить и утилизировать. Чтобы найти последние четыре генератора в Антарктиде, в 2015 была организована целая экспедиция. Чем заменить снятые с эксплуатации генераторы? Сейчас на Севере используют солнечные батареи и ветряки, но батареи заледеневают, ветряки сносит пурга... Выручить может универсальная атомная батарейка, у которой и срок службы дольше, и КПД выше чем у советских ритегов.
КПД РИТЭГов (радиоизотопных термоэлектрических генераторов) на выходе, когда это новый прибор, достигает 5-6%. РИТЭГи сделаны по технологии термоэлектрической генерации, а наши ядерные батарейки сделаны по технологии термофотовольтаического преобразования. На сегодняшний день нам удалось достичь 15% КПД и в перспективе мы можем увеличить КПД до 40%.
Пётр Борисюк, заведующий кафедрой физико-технических проблем метрологии Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ
Морозы ядерной батарейке не помеха, в лаборатории уже протестировали систему, которая может работать при самом суровом минусе, на Северном морском пути например.
Наша ядерная батарейка является продолжением РИТЭГа, это фактически РИТЭГи второго поколения, на другом принципе преобразования, более эффективные, более надежные и фактически позволяют вам запитывать удаленные инфраструктурные объекты индивидуальными источниками питания. Это могут быть буи, створные знаки, это могут быть маяки, могут быть какие-то другие объекты Северного морского пути, в том числе метеостанции маленькие или другие.
Пётр Борисюк, заведующий кафедрой физико-технических проблем метрологии Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ
РИТЭГи, впрочем, не полностью забыты. В Московском научно-исследовательском институте технической физики и автоматизации есть образцы радиоизотопных термоэлектрических генераторов для будущей лунной и марсианской программы России, однако их тоже возможно заменит атомная батарейка, как более эффективный источник питания. Разработка может пригодиться в том числе и для спутников, которые полетят исследовать глубокий космос, там, где солнечные батареи уже не в состоянии дать достаточно энергии. Изобретатели ядерной батарейки говорят, что уже готовы сделать шаг от прототипа.
Если говорить о сроках реализации всего проекта, то по-видимому речь идет о 5-6 годах, когда мы совместно с нашим основным партнером, госкорпорацией Росатом, перейдем на серийный выпуск таких изделий широкой линейки как по мощности, так и по срокам их работы.
Андрей Кузнецов, директор Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ
Нынешняя разработка ученых МИФИ - по сути развитие идеи советских РИТЭГов, и этот прототип только начало. В перспективе устройство может быть намного меньше: источник питания для кардиостимулятора, такие уже есть и сейчас или например гораздо больше - атомная батарея для спутника. Хватит на десятки лет бесперебойной безопасной работы.
Комментарии
Наверное, элемент. Их конечно тоже можно соединить в батарею, но она при этом не станет аккумуляторной.
Вы правы, но мопед не мой, я просто разместил объяву. В смысле, процитировал)
Эта батарейка?
Официальный канал РосАтома, тащемта.
Спс, кэп. Он в источнике указан.
Хорошим тоном к расшифрованному видео считается приложить само видео.
"Максимум {достоверной} информации за минимум времени"©
Топикпостер проделал большую работу, но ходить за видосом на другую страницу/приложение - "не айс".
Принято, обязательно учту, если буду выкладывать что-то в следующий раз. Тут-то спонтанно немного получилось - посмотрел, захотел поделиться... а так я обычно чукча-читатель)
Халяль/кошер/православненько!
Бывает.. . психанулЪ - напеЙсалЪ! Надо иногда и пользу приносить обЧеству.
Ну и что. Таких (почти таких) шарообразных батареек - практически вечных - для сонаров по всему дну Мирового Океана наложено. Уже давно... Только про них мало кто знает. Не только лишь все
.
P.S. Я вам про это не говорил! И это может быть ложью ;-) . Слухи.
1. КПД наложеных по дну батареек - 1-2%. Выходная мощность - 30-80 Вт. Для бытового и промышленного использования сии батарейки малопригодны.
2. Наложеные по дну батарейки - тепловые генераторы. То есть в электроэнергию переводится тепло. Что бы поднять КПД нужно прямое преобразование ионизирующего излучения в ЭЭ - вот что нужно. Еще бы такое же для гамма излучение и можно делать по настоящему компактные герметичные атомные реакторы.
Здесь есть замечательная побочка - тепло. Иногда бывает очень актуально.
Вода, котел, поршень и... поехали!
В советское время РИТЕГи, как блоки питания автоматических метеостанции, установили в арктической зоне и ... бросили. Из-за недостатка финансирования гидромета, обслуживание их не было. Доходило даже до того, что РИТЕГи разбирали. Свинцовую оболочку, видимо, пытались использовать на дробь для охотничьих зарядов. По крайней мере, одна из метеостанций в таком состоянии была обнаружена на берегу Карского моря. Подняли скандал, и только после этого была организована работа по сбору их на Новой Земле и ближайших к ней материковой части побережья. Я к чему, что всё это хорошо, но при организованном контроле и своевременном техническом обслуживании, а то может всё опять повторится. Да! Кто разобрал РИТЕГ, так и не установили. Вряд ли он уже тогда смог об этом сказать - нагревательный элемент с радиоактивным содержимым нашли рядом со свинцовой оболочкой, крышка свинцовые же найдена не была.
Ходила байка, что один из РИТЕГов нашли у оленеводов. Им чум обогревали. Кочевали с ним, как с «буржуйкой».
Это вряд ли, с полной защитой они слишком тяжёлые. А без неё три грузина в начале нулевых нашли в горах части РИТЭГа (использовался при стройке ГЭС), погрелись ночь, сразу заболели и один умер.
они не просто грелись - они его в руки брали и таскали на спине...
Не могу сказать про грузин и защитные свойства их организмов от радиации, но точно знаю, что собаки гревшиеся у РИТЕГов облезли, заболели и поумирали. Хотя, как уверяли знакомые полярники, уровень радиации (а они, мол мерили сами) немного повышена только на поверхности агрегата.
один в море уронили, нашли?
Были горячие головы, которые предлагали зацепить его за снегоход и утащить в море на паковые льды, а затем мол, унесет его с глаз долой. Другие предлагали залить свинцом нагревательный элемент, но из Москвы строго предупредили, что ни чего делать нельзя. Приехали специально обученные люди и забрали как целые РИТЭГи, так и разобранные ( таких было немного). Основная трудность была их найти, хоть координаты и были известны, но некоторые засосало в болоте, некоторые завалены бочками и мусором.
Ну или где гарантия, что эту радиоактивную штучку с необитаемой метеостанции тупо того, не спи.... не скоммуниздят? И хорошо если на грузила - а если грязную бомбочку соорудить и, скажем, в Питере применить? Судя по Крымскому мосту, у дебилов по имени хохлы тормозов не существует.
Там другой изотоп, свинца не будет. А факт наличия элемента на месте гарантируется элементарной автоматикой.
Элементарная автоматика... Загородные дома випов обносят - уж извините, там автоматика совсем не элементарная. И не хрена не вывозит.
Насчёт свинца - ладно, грузила мой косяк, я, честно, насчёт этого и правда не в теме. Просто радиация/свинец как то сразу в голову пришло. Но вот про возможные диверсии хохлов вы что возразить имеете?
Все может быть. Но ИМХО хохлы достанут делящиеся материалы и без визита на крайний север. Это не повод ради них останавливать Землю.
А я в основном и не про Севера. На Северах как раз проще - любая группа, вышедшая на маршрут, или тем более арендовавшая судно и вышедшая в море - жёстко отслеживается. Служил на ДВ - там порядки схожие. Беда будет, если эти батарейки станут в каждом,(условно) торговом автомате.
энергия 1кг бензина в 3 раза больше энергии в 1 кг дров. Можно взорвать бензиновую бомбу - распылить 30 литров бензина в воздухе и получить объемный взрыв мощностью 200 кг троитла. Ничо так? То есть у вас под заднице в бензобаке вашего авто - 200кг тротила, но вы спокойно ездите, с соблюдением правил безопасности...
Хорошо расписали. :-)) Без всякого сарказма и иронии - просто я реально каждый день на работу езжу, а что под жопой - как-то даже не задумывался...
А вот мне лично по молодости , спецы подарили батарейку от аварийного радиобуя , причем с истёкшим сроком годности .
По размеру как большая круглая для фонарика. Поставил её в настенные часы . Так она зараза с десяток и более лет ещё работала , пока часы не выбросили ! Во как . А вы говорите атомная ....
у меня шахтёрская лампа лет 25 прослужила, акк НЖК...
Часы внезапно стали атомными?:)
энергия полураспада ))
Там пол энергии всего. Норм.
Ничего непонятно. РИТЭГи выдавали 100 Вт полезной электроэнергии и выделяли 1.5КВт побочного тепла, которое их главная проблема. В чем тут преимущество - совсем не раскрыто. Что за "500 Вт"?
Это много плутония-238. Выделяемая тепловая мощность около 0,6 Вт с грамма. Если 500 Вт электроэнергии снимать, то это около 20 кг диоксида плутония.
Не забываем, что килограмм плутония-238 стоит около 2,5 млн вечнозел.
Да вообще не важно, сколько чего стоит, этого плутония уже тысячи тонн наработаны, а его цена формируется вовсе не рынком. Важно лишь сколько лишнего тепла выделяется на каждый ватт электричества.
Вот как раз 238 изотопа не так много как вы думаете. Это 239 изотопа довольно много, но он не подходит.
Могу ошибаться. Но первично все равно побочное тепло, а не цена.
Хотя, если мне не изменяет память, там отлично подходит амерций с его альфа-распадом и 400 лет полураспада, который стараются удалять из оружейного плутония.
Ошибаетесь.
Цена только лишь показывает издержки. Ее даже и ценой не назвать. Так, себестоимость.
А вот то, что его нарабатывают до 10 кг в год — аргумент.
Думаете, штаты свои 2 кг в год кому-нибудь продадут?
Думаю, что если будет достаточный спрос (не важно, за деньги или оборонзаказ), то будет и предложение: живо сделают специализированные реакторы для наработки. А вот если окажется, что старые решения выгоднее, то это так и останется экзотикой.
а если ЭЭ снимается не с тепла а напрямую с альфа распада по типу фотовольтаники?
РИТЭГи так и работают, а тепло - вредный побочный эффект, не позволяющий упаковать большую мощность в малый объем. А вот каков принцип работы описанной в статье гравицапы - не очень понятно.
РИТЭГ - это РИ (радиоизотопный) ТЭГ (термоэлектрический генератор).
Радиоизотопная грелка + преобразователь на полупроводниковой термопаре.
...
А тут - термофотовольтаика: просто радиоизотопный источник раскаляется добела, нагретое тело светит, специальное покрытие мешает излучать в ИК и помогает излучать видимый свет. Свет преобразуется фотопреобразователем - солнечной батареей - на излучаемую длину волны.
Я, конечно, расчетов не делал, но чтобы вещество нормально светилось, нужно где-нибудь 2К минимум, а для фотоэффекта лучше 6-7К. Это дохрена по тепловому излучению, а 6К вещество еще и невозможно удерживать кроме как в магнитном поле.
Физика - москальская лженаука.
:) Ну, Вы не делали, а кто-то делал. :) Там всех "расчётов" - перемножить сигма (5.6Е-8) на температуру в четвёртой степени. Если Вы это сделаете, то с удивлением обнаружите, что излучения уже при комнатной температуре прёт порядка 300Вт на квадратный метр (просто максимум приходится на очень уж длинные волны - порядка 10+мкм).
А уже при 700С (1000К) с того же квадрата будет переть 56 киловатт ИК-излучения с максимумом что-то около 2-3мкм. Но и видимый там тоже будет.
Собссно, преобразователю не так важно, видимый свет или нет, ширина запрещённой зоны (и максимум чувствительности) у того же кремния порядка эВа (микрона) - в ИК диапазоне... а селениды-теллуриды имеют ЗЗ, соответвующую максимуму теплового спектра с температурой 1.5-2.5 тысяч С. Собссно, их и используют в таких преобразователях. Помимо хорошей ширины ЗЗ, они ещё и прямозонные и из них хорошо лепятся гетероструктуры.
Это все зашибись, но сколько из этого излучения неутилизируемого тепла? Это же основная проблема РИТЭГов - тепло, которое надо рассеивать в окружающую среду. Это то, что ограничивает их мощность. А чем больше температура, тем больше излучаемая мощность, особенно в непригодном ИК спектре...
А ведь фотоэлементы теряют КПД при нагреве, так что растут сомнения в эффективности этой схемы...
Как раз эта схема в разы (а то и на десятичный порядок) эффективнее, чем существующие ТЭГ, их характеристики не смогли улучшить с 60-х (нужно улучшить отношение электропроводности к теплопроводности, а в нормальных средах они плотно связаны; существуют теоретические схемы, как улучшить ТЭГ - фононные кристаллы/квантовые стёкла, но придумать материал куда проще, чем начать его производить в макроколичествах). :)
Вот как раз чтобы резко сузить спектр, и нужно нанопокрытие. Тут как раз всё просто - и в расчётах, и в реализации. Простой 2-мерный фотонный псевдокристалл правильными и с правильно ориентированными вырезами в волновом пространстве.
Так теплопроводность тут ни при чем, какая бы она ни была: площадь охлаждающего радиатора - это квадрат, а выделяемое тепло - куб. Хочешь - не хочешь, а с ростом мощности оно перегреется.
Нет, я про ТЭГ. Эффективность работы термопары определяется разницей энергий Ферми у материалов (но с этим просто) и отношением электропроводности к теплопроводности. Чем больше электропроводность материалов и чем меньше теплопроводность, тем выше КПД.
Так вот как (примерно в 60-х) нашли оптимальный материал с наилучшим соотношением, так дальше и не продвинулись. И понятно, почему: электропроводность и теплопроводность в нормальных материалах напрямую связаны, увеличишь электропроводность - увеличишь теплопроводность. Уменьшишь теплопроводность - уменьшишь электропроводность. А отношение одного к другому всё равно останется фиговым. :)
Есть (теоретически рассчитаны) ненормальные материалы. Но пока даже в лабах в макроскопических количествах из сделать не получается. :)
...
А с термофото преобразованием всё просто: излучающая поверхность и мощность на ней никак не связана с площадью фотоприёмника. Да и отводить тепло в количестве киловатт на квадратный метр нет проблем. Это не процессор, где удельные мощности в тысячи раз выше.
Преимущество в кпд 15%.
Преимущество в том, что не надо обслуживать. Да, можно присобачить котёл и паровую машину маленькую, или даже турбину, КПД вырастет, но десятилетия не проработает без обслуживания, да и воду надо добавлять. А в обслуживаемом варианте проще поставить дизелёк, или модный нынче ветрогенератор или солнечную панель. Но нужен полярник, смотритель маяка, бакенщик, ну и соответственно завоз топлива, сменщиков и прочие радости обслуживания точки.
РИТЭГ тоже не надо обслуживать.
.
Страницы