Termerne atombatteri og radioisotopgenerator anvendes til at beskrive et apparat som anvender energi fra radioaktive henfald af en radioaktiv isotop - eller nukleare isomerer til at generere elektricitet. Ligesom kernereaktorer, genererer atombatterier elektricitet fra kernefysisk bindingsenergi, men atombatterier adskiller sig ved ikke at benytte sig af en (induceret) nuklear kædereaktion. Et kendt eksempel på et atombatteri er et tritium-batteri.youtube.com: How To Make Tritium Nuclear Battery at Home!youtube.com: Homemade "Nuclear Battery" - Tritiumyoutube.com: Make a Tritium Nuclear Battery or Radioisotope Photovoltaic Generator
Sammenlignet med almindelige batterier er atombatterier meget dyre, men de har en ekstrem lang levetid og høj energitæthed. Derfor anvendes atombatterier hovedsageligt som energikilde for udstyr, som skal operere uden service i lange tidsperioder, såsom rumfartøjer, pacemakere, undervandssystemer - og automatiske forskningsstationer i øde fjerntliggende dele af verden."A nuclear battery the size and thickness of a penny." Gizmag, 9 October 2009"Tiny 'nuclear batteries' unveiled." BBC News, Thursday 8 October 2009 Pacemakere med atombatterier blev indopereret fra 1973 til midten af 1980'erne. Nogle få mennesker (cirka 9) levede stadig med atombatteridrevne pacemakere i 2007.2005 by David Prutchi, Ph.D. Prutchi.com: Nuclear Pacemakers Citat: "...Nuclear batteries were introduced in the pacing industry around 1973 to prolong the longevity of the implanted device...However, by the mid-1970s, nuclear pacemakers were displaced by devices powered by lithium cells...The implant of nuclear-powered pacemakers stopped in the mid-1980s [Parsonnet et al., 1990]...", backupDecember 19, 2007, uk.reuters.com: Nuclear pacemaker still energized after 34 years Citat: "... “Nine of these devices are still in use,” Parsonnet said...", backup
Atombatteriteknologi begyndte i 1913, da Henry Moseley for første gang demonstrerede en beta-celle. Atombatterifeltet fik omfattende forskningsopmærksomhed til anvendelser som krævede langlivede energikilder til rumfart i 1950'erne og 1960'erne. I 1954 forskede RCA i et lille atombatteri til små radiomodtagere og høreapparater."Atomic Battery Converts Radioactivity Directly Into Electricity." Popular Mechanics, April 1954, p. 87. Siden RCAs forskning og udvikling i de tidlige 1950'ere, er der blevet designet mange typer og metoder til at ekstrahere elektrisk energi fra nukleare kilder. De videnskabelige principper er nu velkendte, men moderne nano-skala teknologier og nye bred båndgabshalvledere har skabt nye apparater og interessante materialeegenskaber som ikke tidligere har været tilgængelige.12. oktober 2009, computerworld.dk: Forskere udvikler evigheds-batteri. Forskere har udviklet et atom-batteri på størrelse med en lille mønt som kan levere energi i hundreder af år. Den samme teknologi bruges i satellitter og rumsonder Citat: "...kan levere millioner gange mere energi end et almindeligt batteri...Det nye batteri bruger flydende halvledere i stedet for faste materialer, hvor partiklerne kan passere igennem uden at slide på komponenterne...", backup
Atombatterier som anvender energien fra radioisotophenfald til at tilvejebringe langlivede energikilder (10–20 år) bliver udviklet internationalt. Energikonverteringsteknikker kan grupperes i to typer: Termiske og ikke-termiske. Termiske konvertere (hvis energi-output er en funktion af en temperaturforskel) omfatter termoelektriske og termioniske generatorer. Ikke-termiske konvertere (hvis energi-output ikke er en funktion af en temperaturforskel) ekstraherer kun en brøkdel af energien. Atombatterier har typisk en effektivitet på 0,1–5 %. Højeffektivitet betavoltaics har 6–8 %.
Anvendte radioisotoper
Atombatterier anvender radioisotoper, som producerer lavenergi betapartikler, eller nogle gange alfapartikler med forskellige energier. Lavenergi betapartikler er ønskede, da disse ikke producerer højenergi penetrerende bremsestråling, som ellers ville kræve omfattende afskærmning. Radioisotoper såsom tritium, nikkel-63, promethium-147 og technetium-99 er blevet testet. Plutonium-238, curium-242, curium-244 og strontium-90 har været anvendt.7. apr. 2002, politiken.dk: Atombatterier forsvundet i Georgien Citat: "...Internationale atomsikkerhedseksperter mødes mandag til hastemøde for at forberede en storstilet eftersøgning af to Strontium 90-batterier, der er forsvundet i Georgien...", backup
I 2013 blev der opdaget flere nukleare isomer tilstande i bismuth-212. Disse nukleare isomer tilstande er blevet testet til brug i et slags genopladeligt atombatteri ved GSI-laboratoriet i den tyske by Darmstadt.20. jul 2013, ing.dk: Forskere er kommet et skridt nærmere atombatteriet. Atombatterier har potentiale til at lagre en million gange mere energi end almindelige batterier. Nu er forskerne tættere på at have luret, hvordan energien kan lagres.2013, epubs.surrey.ac.uk: Direct observation of long-lived isomers in 212-Bi Citat: "...While the excitation energy of the first isomer of 212-Bi was confirmed, the second isomer was observed at 1478(30) keV...Both the energy and half-life differences can be understood as being due a substantial, though previously unrecognised, internal decay branch for neutral atoms. Earlier shell-model calculations are now found to give good agreement with the isomer excitation energy. Furthermore, these and new calculations predict the existence of states at slightly higher energy that could facilitate isomer de-excitation studies...", backup
Professor Tom Scott ved Cabot Instituttet på University of Bristol har præsenteret et atombatteri som er lavet ved at indkapsle radioisotoper i syntetisk diamant. De anvendte isotoper var nikkel-63 og senere kulstof-14. 29 november 2016, videnskab.dk: Diamantbatteri kan lave strøm af atomaffald i flere tusinde årNovember 27, 2016, University of Bristol: 'Diamond-age' of power generation as nuclear batteries developed Citat: "...the man-made diamond is able to produce a charge simply by being placed in close proximity to a radioactive source...Tom Scott, Professor in Materials in the University's Interface Analysis Centre and a member of the Cabot Institute, said: "There are no moving parts involved, no emissions generated and no maintenance required, just direct electricity generation. By encapsulating radioactive material inside diamonds, we turn a long-term problem of nuclear waste into a nuclear-powered battery and a long-term supply of clean energy."...", backup
Lande som fremstiller atombatterier USA, Storbritannien, Frankrig, Rusland, Iran.
Taksonomi thumb|Principskitse af en termoelektrisk radioisotopgenerator. Termiske konvertere Termioniske konverter Termoelektrisk radioisotopgenerator Termophotovoltaic celle Alkali-metal termisk til elektrisk konverter (AMTEC) Stirling radioisotopgenerator Ikke-termiske konvertere Direkte ladningsgenerator Betavoltaics Alphavoltaics Optoelektrisk atombatteri (foreslået) Piezoelektrisk radioisotopgenerator
Se også Induceret gamma-udsendelse - fra langlivede eksiterede atomkerner af specifikke nukleare isomerer.
Kilder/referencer
Eksterne henvisninger Cantilever Electromechanical Atomic Battery Types of Radioisotopic Batteries Americium Battery Concept Proposed for Space Applications- TFOT article Nuclear Batteries (25 MW) Tiny 'nuclear batteries' unveiled, BBC article about the research of Jae Wan Kwon et al. from The University of Missouri.
Kategori:Elektriske batterier Kategori:Elektriske generatorer Kategori:Kernekraft Kategori:Rumteknologi