La batería atómica de los términos, la batería nuclear, la batería del tritio del y la batería de radioisótopo del se utilizan para describir un dispositivo que utilice las emisiones de un isótopo radiactivo para generar la electricidad .
Los dispositivos para convertir el decaimiento radiactivo natural directo en electricidad son nada nuevo. La tecnología nuclear de la batería comenzó en 1913, cuando el Henry Moseley primero demostró la célula beta. El campo recibió la considerable atención de la investigación para los usos que requerían las fuentes de energía duraderas para las necesidades del espacio durante los años 50 y el 60s. Durante los años se han desarrollado muchos tipos y métodos. Los principios científicos son bien sabido, pero moderno nano-escalar la tecnología y los semiconductores anchos del bandgap del nuevo han creado los nuevos dispositivos y las características materiales interesantes no previamente disponibles.
Las baterías usar la energía del decaimiento del radioisótopo para proporcionar la energía duradera (año 10-20) se están desarrollando internacionalmente. Las técnicas de conversión se pueden agrupar en dos tipos: termal y non-thermal. Los convertidores termales (cuyo de potencia de salida es una función de un diferencial de la temperatura) incluyen el los generadores termoiónicos termoeléctricos de y . Los convertidores non-thermal (cuyo de potencia de salida no es una función de una diferencia de la temperatura) extraen una fracción de la energía del incidente mientras que se está degradando en calor algo que usar la energía termal para funcionar electrones en un ciclo. Las baterías atómicas tienen generalmente una eficacia de 0.
Convertidores termales
Convertidor termoiónico
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l convertidor termoiónico Un convertidor termoiónico consiste en un electrodo caliente que thermionically emita electrones sobre una barrera de la carga de espacio a un electrodo más fresco, produciendo una salida de energía útil. El vapor del cesio se utiliza para optimizar las funciones de trabajo del electrodo y para proporcionar una fuente del ion (por la ionización superficial del contacto) para neutralizar la carga de espacio del electrón.
Generador termoeléctrico del radioisótopo
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termoeléctrico del generador del radioisótopo Un convertidor termoeléctrico conecta pares de los termopares en serie. Cada termopar es formado por la ensambladura de dos materiales disímiles. Uno de cada par es heated y el otro refrescado. Los termopares del metal tienen eficacia termal-a-eléctrica baja. Sin embargo, la densidad de portador y la carga se pueden ajustar en materiales del semiconductor tales como telururo del bismuto y germanio del silicio para alcanzar eficacias de conversión mucho más altas.
Células de Thermophotovoltaic
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Las células de Thermophotovoltaic trabajan por los mismos principios que una célula fotovoltaica, salvo que convierten la luz infrarroja (algo que luz visible) emitida por una superficie caliente, en electricidad. Las células de Thermophotovoltaic tienen pares levemente más arriba que termoeléctricos de una eficacia y se pueden sobreponer en los pares termoeléctricos, eficacia potencialmente de duplicación. La universidad de esfuerzo de desarrollo de tecnología de la conversión de energía del radioisótopo de Houston TPV está teniendo como objetivo combinando la célula thermophotovoltaic simultáneamente con los termopares para proporcionar 3 a la mejora cuádruple en eficacia de sistema sobre los generadores termoeléctricos actuales del radioisótopo.
Termal alcalina-metálica al convertidor eléctrico
considera también: Termal alcalina-metálica al
eléctrico del convertidor La termal alcalina-metálica al convertidor eléctrico (AMTEC) es un sistema electroquímico que se basa en el electrólito usado en la batería sodium-sulfur, beta-alúmina del sodio. El dispositivo es una célula de concentración del sodio que utiliza un de cerámica, electrólito sólido del β-alúmina policristalino (BASE), como separador entre una región de alta presión que contiene el vapor del sodio en K 900 - 1300 y una región de la presión baja que contiene un condensador para el sodio líquido en la eficacia de 400 - 700 K. de las células de AMTEC ha alcanzado el 16% adentro el laboratorio y se predice para acercarse al 20%.
Convertidores Non-thermal
Los convertidores Non-thermal extraen una fracción de la energía nuclear mientras que se está degradando en calor. Sus salidas no son funciones de las diferencias de la temperatura al igual que los convertidores termoeléctricos y termoiónicos. Los generadores Non-thermal se pueden agrupar en tres clases.
Generadores de carga directos
En el primer tipo, los generadores primarios consisten en un condensador que sea cargado por la corriente de las partículas cargadas de una capa radiactiva depositadas en uno de los electrodos. El espaciamiento puede ser vacío o el dieléctrico . Negativamente - partículas beta cargadas o positivamente - las partículas alfa cargadas, los positrones o los fragmentos de fisión pueden ser utilizados. Aunque esta forma de generador nuclear-eléctrico date de 1913, pocos usos se han encontrado en el pasado para extremadamente - las corrientes bajas y los voltajes incómodo altos proporcionados por los generadores de carga directos. Los sistemas del oscilador/del transformador se emplean para reducir los voltajes, después los rectificadores se utilizan para transformar la corriente ALTERNA de nuevo a corriente continua.El físico inglés H. Moseley construyó el primer de éstos. El aparato de Moseley consistió en un globo de cristal plateado en el interior con un emisor del radio montado en la extremidad de un alambre en el centro. Las partículas cargadas del radio crearon un flujo de electricidad mientras que se movieron rápidamente desde el radio a la superficie interior de la esfera. Tan tarde como 1945 el modelo de Moseley dirigieron otros esfuerzos para construir las baterías experimentales que generaban electricidad de las emisiones de elementos radiactivos.
Betavoltaics
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En mayo el 2005, un grupo incluyendo investigadores de la universidad de Rochester y de la universidad de Toronto anunció un pequeño con pilas por el decaimiento de beta-partícula-emisión del tritio y colocó el producto como conveniente para los marcapasos o los dispositivos eléctricos de poca intensidad del hogar. El dispositivo recolecta energía de las beta-partículas que pasan a través de un diodo de silicio, de una forma análogas a las células fotovoltaicas . Esta técnica se llama Betavoltaics y tiene el potencial para aumentar radical densidades atómicas de la producción energética de la eficacia y de batería.
Optoeléctrico
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nuclear optoeléctrico de la batería Una batería nuclear optolectric también ha sido propuesta por los investigadores del instituto de Kurchatov en el Moscú . Un beta-emisor (tal como tecnetio -99) estimularía una mezcla del excímero, y la luz accionaría una fotocélula . La batería consistiría en una mezcla del excímero del argón /del xenón en un recipiente del reactor con una superficie reflejada interna, un Tc-99 fino-dividido, y un agitador ultrasónico intermitente, iluminando una fotocélula con un bandgap templado para el excímero. Si el presión-recipiente es fibra / de epoxy del carbón, el peso para accionar el cociente reputa comparable a un motor con gran consumo de aire con los depósitos de gasolina. La ventaja de este diseño es que los montajes del electrodo de la precisión no son necesarios, y la mayoría de las partículas beta escapan el material a granel fino-dividido para contribuir a la energía neta de la batería.
Intercambio de las baterías atómicas electromecánicas
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piezoeléctrico del generador del radioisótopo Las baterías atómicas electromecánicas utilizan la acumulación de la carga entre dos placas para tirar de una placa bendable hacia la otra, hasta que las dos placas toquen, descargan, igualando la acumulación electrostática, y la parte posterior de resorte. El movimiento mecánico producido se puede utilizar para producir electricidad con doblar de un material piezoeléctrico o a través de un generador linear. Los milivatios de energía se producen en los pulsos dependiendo de la tarifa de la carga, épocas en algunos casos múltiples por el segundo (35Hz).
Los radioisótopos utilizaron
Las baterías atómicas utilizan los radioisótopos que producen partículas beta de la energía baja o las partículas alfa a veces de energías diversas. Las partículas beta de la energía baja son necesarias prevenir la producción de radiación penetrante de Bremsstrahlung de la alta energía que requeriría blindar pesado. Los radioisótopos tales como tritio, níquel -63, prometio -147, y tecnetio -99 se han probado. Se han utilizado el plutonio -238, el curio -242, el curio -244 y el estroncio -90.
En la ficción
En el '' Batman '' de la serie televisiva de la acción viva, las baterías atómicas se utilizan para accionar el " Palo-mobile" hecho por Robin cuando se despliega el vehículo. En la historieta original, el la liga de la justicia, una batería nuclear de un comunicador de JLA enterrado en el solar de JLA en el período cretáceo permite a los miembros rescatar otros enviados nuevamente dentro de tiempo por la legión original de la condenación . En el código francés Lyoko de la historieta, el superordenador en la serie utiliza una batería nuclear. Esto es creída a menudo por algunos ventiladores uranio-para ser basada, pero el período de la batería (20 años o así pues, según la cronología establecida de la demostración) hace que este inverosímil, como una batería de uranio dura para millones de años. En fecha ahora, algunos ventiladores teorizan actual que el combustible para la batería es el Lead-210 pues su período es 22.
Ver también
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