بررسی ساختار باتری هسته‌ای

باتری ها جزء ضروریات زندگی امروزی هستند و ما برای تامین انرژی هر چیزی نیاز به جریان انرژی و استفاده از باتری ها داریم، از باتری گوشی موبایل گرفته تا وسایل نقلیه و غیره. عملکرد اصلی بیشتر باتری ها از طریق واکنش های شیمیایی است که از طریق تبدیل و ذخیره انرژی شیمیایی، انرژی الکتریکی مورد نظر را تامین می نمایند. این واکنش الکتروشیمایی هنگامی به کار میافتد که یک جریان (به عنوان مثال برای روشنایی یک لامپ برق) به باتری وصل شود، که این اتصال عامل جریان الکترون ها و ایجاد جریان است.

باتری هسته‌ای

باتری هسته‌ای چیست

باتری اتمی، باتری هسته‌ای، باتری تریتیومی و ژنراتور رادیوایزوتوپ همگی اسامی و اصطلاحاتی هستند که برای نامیدن دستگاهی به کار میرود که از واپاشی ایزوتوپ‌های رادیواکتیو برای تولید برق استفاده می‌نماید.

اگرچه باتری های قدیمی در همه جا قابل دسترسی و پیدا کردن هستند و همچنین دارای قیمت کم و مناسبی هستند، اما فناوری باتری های آینده رو به سمت مهار کردن انرژی ایزوتوپ های رادیواکتیو برای تولید الکتریستیه است که انرژی منحصر به فرد و ویژه است. باتری هایی که از فروپاشی ایزوتوپ های رادیواکتیوی بدست می آیند باتری هایی هستند که تحت عنوان باتری های اتومیک یا ژنراتورهای رادیوایزوتوپ شناخته شده اند. گفتنی است اولین باتری اتمی در سال ۱۹۱۳ توسط هنری موزلی Henry Moseley ساخته شد. این باتری شامل یک گوی کروی با یک پوشش داخلی نقره ای است که در داخل گوی شیشه ای هم یک ایزوتوپ رادیواکیتیوی رادیوم است. ذرات باردار منتشر شده به پوشش نقره ای داخل گوی برخورد میکنند و سبب ایجاد بار اضافی می شوند. این عمل که به طور مستمر با استفاده از پرتوی رادیواکتیوی انجام میشود یک خازن یا باتری ایجاد کرد که از آن جریان الکتریکی بدست آورند.

باتری هسته‌ای

فناوری باتری های هسته ای یا اتمی باوجود پر هزینه بودن و توان کم خروجی در صنایع مختلفی از جمله پزشکی و فضاپیمایی کاربرد دارند اما هنوز چندان مورد توجه و استفاده نیستند، که با پیشرفت های روزافزون فناوری در این حوزه و ساخت باتری هایی با اندازه کوچکتر و راندمان و طول عمر بیشتر، آینده رو به رشدی دارند. بیشترین و یا مهمترین مزیت های باتری های اتمی ظرفیت و طول عمر طولانی آنهاست و همچنین حداقل نظارت برای نگهداری آنها در کنار تراکم انرژی بالا.

ساختار باتری اتمی

صفحات داخل باتری هسته ای قبل از ساخت شارژ و در نهایت مونتاژ میشوند. این نوع باتری با استفاده از دو نوع فناوری کلسیم – کلسیم و یا کلسیوم – سیلور ساخته شده اند. این دو نوع جدید ترین مدل هستند و نسبت به سایر باتری ها قیمت و طول عمر بیشتری دارند.

کارکرد باتری های الکتروشیمیایی از طریق واکنش بین مواد شیمیایی مختلف است و باتری های اتمی از طریق انتشار تعداد بسیار زیادی ایزوتوپ های رادیواکتیوی. با این حال بر اساس اصول تبدیل انرژی به کار رفته در باتری های اتمی آنها در دو طبقه قرار میگیرند: حرارتی و غیر حرارتی. در روش تبدیل حرارتی خروجی از تفاوت دمایی حاصل می شود و شامل ژنراتورهای ترموالکتریک و ترمیونیک می شود. تبدیل غیر حرارتی به جای استفاده از انرژی حرارتی از استخراج انرژی هسته برای چرخش الکترون و تولید انرژی استفاده می کند.

باتری اتمی با تبدیل حرارتی

NASA و دپارتمان انرژی مطالعات گسترده ای در رابطه با انرژی رادیوایزوتوپ ها انجام داده اند که این تحقیقات در زمینه تولید گرما و الکتریستیه برای ماموریت های فضایی طولانی مدت (بیشتر از یک دهه) و همچنین برای مناطق و بخش هایی از کره زمین که انرژی خورشید ضعیف است برای تبدیل انرژی خورشیدی به عنوان منبع انرژی مناسبند. ایالات متحده امریکا از سال ۲۰۰۵، ۴۴ ژنراتور حرارتی رادیوایزوتوپ (RTGs) را در ۲۵ ماموریت فضایی مختلف استفاده کرد، ازجمه ماموریت کاسینی به زحل و ماموریت گالیله به مشتری.

باتری اتمی با تبدیل غیرحرارتی

این باتری ها که از انتشار ذرات الکترون/بتا الکتریستیه تولید میکنند به عنوان باتری بتاولتائیک (betavoltaic) شناخته شده اند. رادیوایزوتوپ بادوام و مناسب برای استفاده در باتری بتاولتائیک، یک ایزوتوپ هیدروژن با دو پروتون اضافی است که به عنوان تریتیوم شناخته شده است. از آنجا که تریتیوم نیمی از انرژی رادیواکتیوی خود را در طول ۱۲٫۳ سال (نیمه عمر این باتری) از است میدهد بتاولتائیک ساخته شده از تریتیوم به راحتی بیشتر از یک دهه عمر میکنند. علاوه براین ذرات بتای انتشار یافته از تریتیوم قابلیت نفوذ در پوست انسان را ندارند و نگرانی های بهداشت عمومی را کاهش می دهند. این دو ویژگی تریتیوم باعث شده است تا برای به کار گیری در وسایل پزشکی بسیار مناسب باشد.

به عنوان مثال ، در دستگاه های ضربان ساز قلب اغلب از باتری ضربان ساز با دوام بالا استفاده میکنند. امروزه توانسته اند طول عمر باتری ضربان سازها را با استفاده از منبع انرژی تریتیوم تا چندین دهه افزایش دهند و از این طریق از نیاز به جراحی برای جایگزین سازی باتری جلوگیری کنند.

اگرچه بتاوولتائیک ها هنوز نسبت به سایر باتری ها بسیار گران تر هستند، اما می توانند در آینده ای نه چندان دور یک منبع انرژی کارآمد و مناسب برای تجهیزات الکترونیکی که نیاز به حداقل انرژی دارند و در کاربردهای دور از دسترس (که ۵ الی ۵۰ سال به منبع نیرو نیاز دارند)، فراهم کنند. این باتری‌ها به دلیل ولتاژ و جریان پایدار و طول عمر بالا در صنایع پزشکی، نفت، معدن و تجهیزات فضایی کاربردهای زیادی دارند.

گوشی جانبی اینستاگرام

همچنین ببینید

اندروید ور چیست؟ همه چیز درباره آن

اندروید ور چیست؟ همه چیز درباره آن

اندروید ور (android wear) به معنای اندروید پوشیدنی، نسخه‌ای از سیستم‌عامل اندروید است که به …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *