- 19,967
- 44
- 8 Ноя 2022
Стронций + свет + кристалл = вечное электричество?
Учёные из Китая сообщили о создании нового типа ядерной батареи, которая способна выдерживать не менее пятидесяти лет радиационного воздействия и демонстрирует трёхкратное превосходство по коэффициенту преобразования энергии по сравнению с существующими аналогами. Работы велись под руководством профессора Сань Хайшэна из Университета Сяменя и исследователя Ли Синя из Китайского института атомной энергии .
Авторы подчёркивают, что традиционные источники питания — химические аккумуляторы, топливные элементы или фотоэлектрические модули — плохо подходят для работы в экстремальных условиях. Их ограниченная энергоёмкость, чувствительность к внешним факторам и необходимость периодического обслуживания делают их практически бесполезными в космосе или на глубинных объектах, где требуется десятилетиями стабильное и автономное энергоснабжение.
В качестве решения китайские специалисты разработали радиофотовольтаические элементы на основе стронция-90, встроенные в систему волноводной концентрации света. В конструкции используются многослойные волноводы из кристалла GAGG:Ce (алюмо-галлиевый гранат с гадолинием, легированный церием), известного как один из самых ярких сцинтилляторов с максимумом излучения в зелёной области спектра (около 520 нм). Под действием излучения стронция-90 кристалл испускает свет, который направляется в фотоэлементы и преобразуется в электричество.
Экспериментальные образцы показали коэффициент преобразования энергии на уровне 2,96 процента, что значительно выше показателей традиционных радиофотовольтаических систем. Один элемент выдавал мощность 48,9 микроватта, а многомодульный прототип достигал уже 3,17 милливатта. Было зафиксировано короткозамкнутый ток 2,23 мА и напряжение холостого хода 2,14 В. По словам исследователей, при разработке удалось найти баланс между эффективностью и стабильностью работы.
Особенно важным стало испытание на долговечность: образцы подвергали электронному облучению, эквивалентному полувековой дозе радиации, и спустя этот «ускоренный срок» деградация световыхода составила лишь 13,8 процента. Это указывает на высокий запас прочности и делает технологию пригодной для долгосрочных миссий.
Учёные отмечают, что предложенная архитектура не требует подвижных частей или внешних источников энергии, минимизируя потери при передаче света к фотоэлементам. Такое решение, по их словам, открывает новые возможности для автономных систем, которые должны работать без обслуживания в течение десятилетий — от космических аппаратов до глубоководных станций.
Тем не менее они признают, что массовое внедрение пока ограничено трудностями промышленного производства и высокой стоимостью изотопа стронций-90. Несмотря на это, достигнутые результаты уже можно считать крупным шагом в развитии ядерных батарей следующего поколения, способных обеспечить автономное питание там, где привычные источники бессильны.
Учёные из Китая сообщили о создании нового типа ядерной батареи, которая способна выдерживать не менее пятидесяти лет радиационного воздействия и демонстрирует трёхкратное превосходство по коэффициенту преобразования энергии по сравнению с существующими аналогами. Работы велись под руководством профессора Сань Хайшэна из Университета Сяменя и исследователя Ли Синя из Китайского института атомной энергии .
Авторы подчёркивают, что традиционные источники питания — химические аккумуляторы, топливные элементы или фотоэлектрические модули — плохо подходят для работы в экстремальных условиях. Их ограниченная энергоёмкость, чувствительность к внешним факторам и необходимость периодического обслуживания делают их практически бесполезными в космосе или на глубинных объектах, где требуется десятилетиями стабильное и автономное энергоснабжение.
В качестве решения китайские специалисты разработали радиофотовольтаические элементы на основе стронция-90, встроенные в систему волноводной концентрации света. В конструкции используются многослойные волноводы из кристалла GAGG:Ce (алюмо-галлиевый гранат с гадолинием, легированный церием), известного как один из самых ярких сцинтилляторов с максимумом излучения в зелёной области спектра (около 520 нм). Под действием излучения стронция-90 кристалл испускает свет, который направляется в фотоэлементы и преобразуется в электричество.
Экспериментальные образцы показали коэффициент преобразования энергии на уровне 2,96 процента, что значительно выше показателей традиционных радиофотовольтаических систем. Один элемент выдавал мощность 48,9 микроватта, а многомодульный прототип достигал уже 3,17 милливатта. Было зафиксировано короткозамкнутый ток 2,23 мА и напряжение холостого хода 2,14 В. По словам исследователей, при разработке удалось найти баланс между эффективностью и стабильностью работы.
Особенно важным стало испытание на долговечность: образцы подвергали электронному облучению, эквивалентному полувековой дозе радиации, и спустя этот «ускоренный срок» деградация световыхода составила лишь 13,8 процента. Это указывает на высокий запас прочности и делает технологию пригодной для долгосрочных миссий.
Учёные отмечают, что предложенная архитектура не требует подвижных частей или внешних источников энергии, минимизируя потери при передаче света к фотоэлементам. Такое решение, по их словам, открывает новые возможности для автономных систем, которые должны работать без обслуживания в течение десятилетий — от космических аппаратов до глубоководных станций.
Тем не менее они признают, что массовое внедрение пока ограничено трудностями промышленного производства и высокой стоимостью изотопа стронций-90. Несмотря на это, достигнутые результаты уже можно считать крупным шагом в развитии ядерных батарей следующего поколения, способных обеспечить автономное питание там, где привычные источники бессильны.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
