Радиоэлектричество вместо фотоэлектричества

[dmr]

А не существует ли материалы подобные фотоэлектрическим материалам который генерирует электричество под воздействием радиации? 

Нельзя ли использовать эти материалы вместе с допустим отходами АЭС. И вообще зачем тогда мудохаться атомными электростанциями если можно просто подвергнуть излучению эти материалы и получать электричество ну на холодную так сказать

[Максим0]

09.05.2023 в 20:28, dmr сказал:

А не существует ли материалы подобные фотоэлектрическим материалам который генерирует электричество под воздействием радиации? 

Нельзя ли использовать эти материалы вместе с допустим отходами АЭС. И вообще зачем тогда мудохаться атомными электростанциями если можно просто подвергнуть излучению эти материалы и получать электричество ну на холодную так сказать

Облучаешь p/n-переход любым ионизирующим излучением и получаешь разность потенциалов, вот только он долговечен только при облучении рентгеном, γ и β. α и осколки деления конечно дадут большую мощность, но испортят p/n-переход. γ жёстче порядка 0,1 МэВ потребуется останавливать столь толстым слоем свинца, что выигрыш по массе перед литиевой батареей исчезнет - по этой причине большая часть радионуклидов в ОЯТ неприменима в ядерных батарейках. Единственные дешёвые радионуклиды содержатся в ОЯТ и материалах облучённых в реакторах, поэтому без реакторов и рентабельных батареек не будет. Практически же экономически доступными изотопно-чистыми радионуклидами для атомных батареек являются ⁹⁹Tc и ¹⁴⁷Pm - поскольку только они могут быть выделены из ОЯТ чисто-химическими средствами. Вот только технеций имеет чрезмерно большой период полураспада для всех современных практических применений, а прометий недостаточный период полураспада для многих применений, в то время как люди хотят чтобы период полураспада радионуклида был близким к продолжительности жизни человека. Отсюда и пошла тема с ⁶³Ni - но это лишь распильная тема, стоимость синтеза и выделения в достаточно чистом виде этого изотопа сделает нерентабельным любое его применение в батарейке.

Так что вся общественная полезность этой темы сводится к ¹⁴⁷Pm, но даже таких батарей на рынке ненайти - при всей рентабельности и выгодности их производства.

Изменено 9 Мая, 2023 в 17:14 пользователем Максим0

[St2Ra3nn8ik]

Посмотрите бетавольтаический эффект. Но вообще пока у такого метода получения электричества очень низкий КПД, да и не живут под излучением материалы долго, как Максим0 заметил. Более перспективно направление термоэлектрогенерации, но на новых термоэлектрических материалах (с некоторыми лантаноидами) - тут достижим КПД до десятков %.

Изменено 9 Мая, 2023 в 17:17 пользователем St2Ra3nn8ik

[Максим0]

09.05.2023 в 22:12, St2Ra3nn8ik сказал:

Посмотрите бетавольтаический эффект. Но вообще пока у такого метода получения электричества очень низкий КПД, да и не живут под излучением материалы долго, как Максим0 заметил. Более перспективно направление термоэлектрогенерации, но на новых термоэлектрических материалах (с некоторыми лантаноидами) - тут достижим КПД до десятков %.

На широкозонных полупроводниках хороший КПД выходит.

[St2Ra3nn8ik]

10.05.2023 в 01:04, Максим0 сказал:

На широкозонных полупроводниках хороший КПД выходит.

Так Вы же сами сказали, что если без деградации, то на них только рентгеном светить.

Если же применить РИТЭГ на SmS (II) (сульфид самария), то можно получить η ~ 50%, причём это соединение обладает высокой радиационной стойкостью, так что можно сразу взять радионуклиды с подходящим энерговыделением и не нужно искать специально какие либо экзотические с мягким излучением.

 

Подробнее о сульфиде самария во вложении:

Возникновение ЭДС при изменении валентности ионов Sm в SmS.pdf

[Максим0]

14.05.2023 в 21:50, St2Ra3nn8ik сказал:

Так Вы же сами сказали, что если без деградации, то на них только рентгеном светить.

Если же применить РИТЭГ на SmS (II) (сульфид самария), то можно получить η ~ 50%, причём это соединение обладает высокой радиационной стойкостью, так что можно сразу взять радионуклиды с подходящим энерговыделением и не нужно искать специально какие либо экзотические с мягким излучением.

Подробнее о сульфиде самария во вложении:

Возникновение ЭДС при изменении валентности ионов Sm в SmS.pdf 290.4 \u041a\u0431 · 0 скачиваний

Без деградации годны: бетта, гамма и рентген, но гамма порядка с 0,1 МэВ потребует радиационной защиты лишающей превосходства перед литиевыми батареями. Идеальным будет жёсткий бетта-излучатель без жёсткой гаммы, вот только нет такого бюджетного варианта. Из реальных вариантов экономически лучший - прометий из свежего ОЯТ теплового реактора, вот только ¹⁴⁷Pm - продукт скоропортящийся, и выделять его надо из ОЯТ вылежавшего всего 1,5-2 года.

Изменено 14 Мая, 2023 в 19:28 пользователем Максим0

[St2Ra3nn8ik]

14.05.2023 в 18:41, Максим0 сказал:

гамма порядка с 0,1 МэВ потребует радиационной защиты лишающей превосходства перед литиевыми батареями

Это если делать маленькую батарею для портативных устройств (ноутбуки, телефоны и т.д.), а если мощный РИТЭГ сделать на сульфиде самария, то при ой же загрузке, что и у РИТЭГов старых образцов можно получить намного большую мощность, или при той же мощности намного более лёгкие РИТЭГи, что например, пригодится в автономных космических аппаратах. Да и на Земле автономные источники пригодятся, в т.ч. можно построить портативные термоэлектрические АЭС (на реакторах) с хорошим КПД без подвижных частей, вроде турбин.

[Максим0]

15.05.2023 в 00:24, St2Ra3nn8ik сказал:

Это если делать маленькую батарею для портативных устройств (ноутбуки, телефоны и т.д.), а если мощный РИТЭГ сделать на сульфиде самария, то при ой же загрузке, что и у РИТЭГов старых образцов можно получить намного большую мощность, или при той же мощности намного более лёгкие РИТЭГи, что например, пригодится в автономных космических аппаратах. Да и на Земле автономные источники пригодятся, в т.ч. можно построить портативные термоэлектрические АЭС (на реакторах) с хорошим КПД без подвижных частей, вроде турбин.

Касательно реакторного самария, соотношение изотопов с массами 147/149/151/152/154 в продуктах деления урана составляет 20/12,15/6,7/5,53/1,97, то есть на ¹⁵¹Sm в реакторном самарии будет приходится примерно 1/7. Как ты считаешь, не слишком круто забалластированно?

А у реакторного прометия балластных изотопов нет... есть примеси изотопов с жёсткой гаммой 143-146, но это совсем малые примеси, поскольку они относятся к экранированным изотопам прометия.

[St2Ra3nn8ik]

14.05.2023 в 20:21, Максим0 сказал:

Касательно реакторного самария

Я не говорили про реакторный самарий. Более того, я не говорил про радиоактивные изотопы самария. Я указал на сульфид стабильного самария (II), из которого термоэлетрогенераторы набирать можно. У них очень высокий КПД преобразования тепла в электричество. А вот греть эти генераторы можно чем угодно.

Изменено 15 Мая, 2023 в 19:18 пользователем St2Ra3nn8ik

[chemister2010]

09.05.2023 в 18:28, dmr сказал:

А не существует ли материалы подобные фотоэлектрическим материалам который генерирует электричество под воздействием радиации? 

Нельзя ли использовать эти материалы вместе с допустим отходами АЭС. И вообще зачем тогда мудохаться атомными электростанциями если можно просто подвергнуть излучению эти материалы и получать электричество ну на холодную так сказать

 

Существуют. КПД обычно 1-3%. Срок службы небольшой. Набор пригодных изотопов (без гаммы) небольшой. Обычные мощности - микроватты.

Деление дает значительно больше энергии, чем распад и лучше контролируется.