¿Existe alguna tecnología nuclear fotovoltaica? ¿Dónde puedo encontrarlo?
Las baterías nucleares, también conocidas como "baterías de isótopos radiactivos", se fabrican convirtiendo la energía térmica liberada continuamente por los isótopos y la energía térmica irradiada en energía eléctrica a través de transductores semiconductores. Las baterías nucleares se han utilizado con éxito como fuente de energía para naves espaciales, marcapasos y algunas aplicaciones militares especiales.
Índice
Introducción
Principios
Estructura de apariencia
Ventajas y desventajas
Desventajas
Tipo
Utiliza dispositivo de regulación de latidos cardíacos
Satélite
Monitores submarinos y estaciones repetidoras de cable submarino.
Apolo (nave espacial)
Desarrollo
Propósito
Introducción al accidente
Principios
Apariencia Estructura
Ventajas y desventajas
Desventajas
Tipo
Uso de un dispositivo de regulación de latidos
Satélite
Monitores submarinos y estaciones repetidoras de cables submarinos.
Apolo (nave espacial)
Desarrollo
Propósito
Introducción al despliegue de este accidente
En junio El 10 de septiembre de 2009, según el sitio web de la BBC, los investigadores desarrollaron con éxito una "batería nuclear" del tamaño de una moneda que genera electricidad a través de la desintegración de isótopos. Los resultados de la investigación se publicaron en el último número del "Journal of Applied Physics" y otras revistas científicas.
Principios para editar este párrafo
Se entiende que cuando los materiales radiactivos se desintegran, pueden liberar partículas cargadas que, si se usan correctamente, pueden producir corriente eléctrica. Los núcleos normalmente inestables (radiactivos) se desintegran y se vuelven más estables después de emitir partículas y energía. Las baterías nucleares se basan en el principio de que la energía se libera cuando el material radiactivo se desintegra. Las baterías nucleares se han utilizado antes en los campos militar o aeroespacial, pero tienden a ser más grandes. Batería nuclear pequeña
Una de las principales dificultades en la investigación y el desarrollo de baterías en el pasado era que, para mejorar el rendimiento, el tamaño de la batería era a menudo mayor que el producto en sí. Un equipo de investigación dirigido por Quan Zaiwan, profesor de ingeniería informática de la Universidad de Missouri en Estados Unidos, redujo con éxito la "batería nuclear" y desarrolló una "batería nuclear" de tamaño pequeño pero potente. La batería nuclear desarrollada por el profesor Quan Zaiwan es sólo un poco más grande que una moneda de 1 céntimo (1,95 cm de diámetro y 1,55 mm de espesor), pero su potencia es 10.000 veces mayor que la de las baterías químicas ordinarias. El equipo de investigación de la Universidad de Missouri dijo que el objetivo del desarrollo de pequeñas baterías nucleares es encontrar fuentes de energía adecuadas para sistemas microelectromecánicos o nanoelectromecánicos. Cómo encontrar dispositivos de fuente de energía que sean lo suficientemente pequeños para sistemas micronanoelectromecánicos es un tema candente en el campo de la investigación de microdispositivos. Otro atractivo de las baterías nucleares es que los isótopos que proporcionan la electricidad funcionan durante períodos de tiempo muy largos, tal vez incluso 5.000 años. Imagínese que en un futuro cercano, todo lo que necesita es una batería del tamaño de una moneda y su teléfono puede durar 5.000 años sin cargarse. El equipo de investigación dirigido por el profesor Quan Zaiwan también realizó la reforma de los chips de batería. La energía radiactiva emitida cuando se utiliza una batería nuclear puede dañar la estructura sólida del chip dentro de la batería, pero el uso de chips líquidos después de la carga minimiza este problema.
Edite la estructura de apariencia de este párrafo
Las baterías nucleares generales son similares en apariencia a las baterías secas comunes, ambas son cilíndricas. La fuente de isótopos radiactivos está sellada en el centro del cilindro y el transductor de iones térmicos o el transductor de termopar se coloca afuera. La capa exterior del transductor es una capa de protección contra la radiación y la capa más exterior es una carcasa cilíndrica de metal.
Ventajas y desventajas de editar este párrafo
Ventajas
La cantidad y velocidad de la energía liberada cuando una batería nuclear se desintegra no se ve afectada por la temperatura, las reacciones químicas , presión y presión en el ambiente externo La influencia de los campos electromagnéticos. Los isótopos alimentados por baterías nucleares funcionan durante períodos de tiempo muy largos, posiblemente incluso 5.000 años.
Desventajas
La contaminación radiactiva debe protegerse adecuadamente; y una vez instalada la batería, independientemente de si se usa o no, el rendimiento eléctrico disminuirá a medida que la fuente radiactiva decaiga.
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Las baterías nucleares se pueden dividir en dos tipos: tipo de alto voltaje y tipo de bajo voltaje.
Las baterías nucleares de alto voltaje están hechas de una sustancia que contiene una fuente de rayos beta (estroncio-90 o tritio), níquel rodeado por una fina capa de carbono y un vacío o medio sólido en el medio. La batería de prueba con tritio como fuente radiactiva tiene un diámetro de 9,5 mm y una longitud de 13,5 mm. La corriente es de 160 picoamperios a 500 voltios, que disminuye un 50% en 12 años (si se utiliza estroncio-90, disminuye un 50%). 50% en 25 años). Las baterías nucleares de bajo voltaje se pueden dividir en tres tipos: tipo termopila, tipo de ionización de gas y tipo fotoeléctrico de fluorescencia. El principio de una termopila es el mismo que el de un generador termoeléctrico que utiliza isótopos radiactivos como fuente de calor, por lo que también se le llama generador termoeléctrico de isótopos. Las baterías nucleares de ionización de gas utilizan fuentes radiactivas para ionizar el gas entre dos materiales de electrodos con diferentes funciones de trabajo y luego recolectan portadores en los dos polos para obtener energía eléctrica. Este tipo de batería tiene mayor potencia. Las células nucleares fotoeléctricas de fluorescencia utilizan la radiación generada por la desintegración de isótopos radiactivos para excitar sustancias fluorescentes para que emitan luz y luego utilizan paneles de conversión fotoeléctrica (paneles solares) para convertir la fluorescencia en energía eléctrica. Este tipo de batería es ineficiente.
Edite este párrafo para utilizar
Dispositivo de regulación de latidos del corazón
El combustible utilizado en la fuente de energía radioisotópica del corazón artificial es plutonio-238.
Satélites
Los satélites invitados a viajar al espacio tienen requisitos de energía muy estrictos, entre ellos ser livianos, de tamaño pequeño, capaces de soportar fuertes vibraciones y tener una larga vida útil. Por lo tanto, varias sondas extranjeras sobre Júpiter lanzadas a principios de la década de 1970 estaban equipadas con baterías nucleares de alto rendimiento hechas de óxido de plutonio y molibdeno. La sonda a Marte lanzada más tarde también estaba equipada con una batería nuclear similar. Satélites
Las células de radioisótopos también se instalan en los satélites meteorológicos. Este satélite meteorológico orbita la Tierra y se puede utilizar para tomar fotografías de nubes o examinar y estudiar la atmósfera y la topografía de la superficie de la Tierra. En el satélite Pioneer que explora Júpiter están instaladas cuatro células de radioisótopos de 30 vatios. En 1976, el barco satélite Viking aterrizó con éxito en la superficie de Marte. Se colocaron en el barco satélite dos baterías de radioisótopos de 35 vatios.
Monitores submarinos y estaciones repetidoras de cables submarinos.
En las profundidades del mar, las células solares son inútiles y otras, como las pilas de combustible y las baterías químicas, tienen una vida útil demasiado corta. Como resultado, las baterías nucleares se han utilizado como fuente de energía para monitores submarinos y estaciones de retransmisión de cables submarinos para monitorear las actividades y comunicaciones de los submarinos enemigos.
Apolo (nave espacial)
El 21 de julio de 1969 de 65438, el ser humano aterrizó con éxito en la luna por primera vez, utilizando la nave espacial Apolo 11. En la nave espacial Apolo 11 se instalaron dos dispositivos de radioisótopos con una potencia térmica de 15 vatios y el combustible utilizado fue plutonio-238. El dispositivo de radioisótopos del Apolo 11 se utilizó para calentar la nave espacial cuando permaneció en la superficie lunar durante la noche. En otras palabras, solo se utilizó como fuente de calor. Por lo tanto, el dispositivo también se llama dispositivo ALRH (Apollo Lunar Riheater), que significa el calentador de radioisótopos utilizado por Apolo en la luna. Sin embargo, en la posterior nave espacial Apolo lanzada para explorar la superficie lunar, se instalaron todos los dispositivos de radioisótopos para generar electricidad. Este es el dispositivo SNAP-27A. Utiliza plutonio-238 como combustible, tiene una potencia de diseño de 63,5 vatios, todo el dispositivo pesa 31 kilogramos y tiene una vida útil de un año. Principalmente para realizar una serie de experimentos científicos para la exploración lunar del Apolo. El dispositivo Snap-27a, la batería de radioisótopos instalada por primera vez en la nave espacial Apolo 12, tiene una vida útil que supera con creces el año considerado en el diseño y puede suministrar de forma continua más de 70 vatios de potencia, cumpliendo plenamente los requisitos de diseño esperados. Debido al éxito de este experimento, el dispositivo SNAP-27A se instaló en el Apolo 14 lanzado en 1970, así como en los posteriores Apolo 15, Apolo 16, Apolo 17 y otras naves espaciales.
Editar este párrafo Desarrollo
Aunque las pequeñas baterías nucleares se han utilizado en el campo aeroespacial durante mucho tiempo, rara vez se utilizan en la Tierra debido a limitaciones de tamaño. La mayoría de las baterías nucleares utilizan semiconductores de estado sólido para interceptar partículas cargadas. Debido a la altísima potencia de las partículas, los semiconductores pueden dañarse con el tiempo. Para que la batería dure mucho tiempo, las baterías nucleares se fabrican muy grandes. Pero con el desarrollo de la tecnología.
Junio de 2009 5438 En octubre, un equipo de investigación de la Universidad de Missouri anunció que había desarrollado una "batería nuclear" en miniatura que tiene aproximadamente el tamaño de una moneda (diámetro 1,95 cm, espesor 1,55 mm) y tiene una vida útil 10.000 veces mayor. de baterías ordinarias.
Objetivo de la edición de este párrafo
Buscar fuentes de energía adecuadas para sistemas microelectromecánicos o sistemas nanoelectromecánicos.
Edite este incidente
Durante la Guerra Fría, el gobierno de Estados Unidos con frecuencia construyó detectores de plutonio Cassini que podían durar décadas.
A lo largo de los años, se han construido decenas de baterías nucleares para alimentar satélites, sondas planetarias y equipos de espionaje, pero también se han producido accidentes que han liberado materiales peligrosos que ponen en peligro al mundo entero. En 1964, un vehículo de lanzamiento de un satélite de navegación falló, lo que provocó que la batería nuclear de plutonio del satélite explotara y liberara materiales radiactivos esparcidos por todo el mundo, lo que atrajo la atención de la gente sobre la aplicación del plutonio. En 1965, un equipo de inteligencia estadounidense en el Himalaya perdió una unidad propulsada por plutonio utilizada para espiar a China durante una tormenta de nieve. En 1968, un satélite meteorológico desorbitado se estrelló en el Océano Pacífico. Afortunadamente, los investigadores federales encontraron una batería nuclear intacta en California. En 1997, cuando la NASA se preparaba para lanzar la sonda Cassini a Saturno, cientos de manifestantes protestaron, señalando que, en caso de accidente, la batería nuclear de la sonda tendría posibilidades de explotar y, en última instancia, matar a miles de personas por cáncer. Los expertos de las autoridades señalan ahora que las últimas baterías nucleares de plutonio pueden evitar la rotura y reducir las posibilidades de daño a los seres humanos a niveles muy bajos.