Способ превращения энергии радиоактивного излучения в электрическую энергию

 

Батареи, выполненные из полупроводниковых элементов, располагают на понтонах, размещенных на водных поверхностях, загрязненных радионуклидами. Также батареи могут быть размещены на поверхности загрязненного радионуклидами грунта, либо на поверхностях зданий, сооружений при загрязнении радионуклидами атмосферы. При попадании радиоактивного излучения на полупроводниковый элемент в нем индуцируется ЭДС, которая приводит к возникновению электрического тока. Технический результат заключается в полезном использовании объектов, загрязненных радионуклидами. 1 ил.

Предлагается способ, который использует, например, загрязненную радионуклидами воду, грунт и атмосферу, т.е. излучение радиоактивных ядер, находящихся в воде, грунте и атмосфере для превращения его энергии в электрическую энергию. Способ одновременно обеспечивает защиту атмосферы от загрязнения ее радиоактивными излучениями посредством размещенных, например, на поверхности озера, загрязненного радионуклидами, полупроводниковых элементов.

В качестве прототипа принято известное решение, описанное в заявке Великобритании N 1356341, G 21 H 1/06, 1974. Данный известный способ описывает способ превращения энергии радиоактивного излучения в электрическую энергию с помощью полупроводниковых элементов.

Недостатком известного способа является то, что в качестве источника электроэнергии не могут быть использованы поверхности, загрязненные радионуклидами.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного способа, заключается в полезном использовании поверхностей водных объектов, грунта, зданий и сооружений, загрязненных радионуклидами для производства электроэнергии, а также в защите окружающей среды от излучения указанных объектов.

Сущность заявленного способа заключается в том, что батареи, выполненные из полупроводниковых фотоэлементов, размещают на загрязненных радионуклидами поверхностях (рек, озер, грунта, зданий, сооружений и т.п.). Радиоактивное излучение, попадая на полупроводниковый элемент, индуцирует в нем ЭДС, которая при присоединении полупроводникового элемента к нагрузке приводит к возникновению в цепи электрического тока. Одновременно батареи, размещенные на зараженных поверхностях, являются защитой окружающей среды от воздействия радиации.

Данный способ может быть реализован с помощью устройства, изображенного на чертеже. Устройство состоит из катода 1, вещества перехода 2, анода 3, уложенных в диэлектрических теплостойких ячейках корпуса 4. При размещении устройства на поверхности воды могут быть использованы понтоны, при этом между нижней поверхностью устройства, размещенного снизу понтонов, и поверхностью воды 5 образуется воздушный зазор 6. Аноды и катоды присоединены к потребителю токовыводами 7 и 8 соответственно.

Устройство для осуществления способа целесообразно изготавливать из отдельных батарей, которые укладывают, например, на понтоны, которые будут размещены на всей акватории, например, загрязненного радионуклидами озера. После последовательного соединения через контакты (катодов с катодами и анодов с анодами) всех батарей будет образована радиационная локальная электростанция.

Целесообразно также предложенный способ использовать для облицовки наружной поверхности морских и речных судов, подводных лодок, крыш домов, а также для покрытия зараженного грунта. Все работы выполняют в специальных радиационно защищенных скафандрах.

Формула изобретения

Способ превращения энергии радиоактивного излучения в электрическую энергию с помощью полупроводниковых элементов, отличающийся тем, что батареи из полупроводниковых элементов размещают на понтонах, расположенных на поверхностях загрязненных радионуклидами озер, рек, морей, океана, либо на поверхности загрязненного радионуклидами грунта, либо на поверхности зданий, сооружений, транспорта при загрязнении радионуклидами атмосферы.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к использованию локальной электрической станции-преобразователя энергии излучения радиоактивного вещества в электрическую

Изобретение относится к устройствам, преобразующим энергию ядерного распада в электрическую энергию, и может быть использовано в производстве компактных источников электрического тока длительного пользования

Изобретение относится к устройствам для получения электрической энергии от радиоактивных источников и может использоваться в энергетике. Подземный ядерно-энергетический комплекс содержит наклонные У-образно расположенные скважины. Скважины сходятся нижней частью в забое центральной скважины, где расположен центральный ствол и образовано искусственное хранилище, соединяющее все стволы между собой. Стволы всех скважин обсажены стальными трубами и противорадиационными экранами. В одном из стволов размещены жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) или жидкое радиоактивное топливо. В стволах размещены матрицы, представляющие собой устройства для получения электроэнергии от взаимодействия ЖРО с облучаемым электронно-дырочным переходом, образованным полупроводниковыми материалами в матрицах. С матриц электрический ток снимается через трансформатор и далее накапливается на накопителе (ионисторе или батареях). Технический результат - повышение эффективности использования ядерных отходов при уменьшении площади энергетического комплекса, упрощение конструкции комплекса. 3 ил.

Изобретение относится к способу преобразования энергии ионизирующего излучения в ультрафиолетовое излучение. В заявленном способе предусмотрено использование диссоциирующего газа и преобразование ультрафиолетового излучения в электрическую энергию с помощью полупроводникового алмаза. Источник альфа-излучения испускает альфа-частицы, которые в диссоциирующем газе превращаются в ультрафиолетовое излучение. На пути ультрафиолетового излучения располагается синтетический полупроводниковый алмаз р-типа с контактом Шоттки и омическим контактом так, чтобы ультрафиолетовое излучение полностью или частично попадало на полупроводниковый базовый элемент-преобразователь на основе синтетического алмаза. При этом электрический ток снимается с контактов при помощи проводников и передается потребителю. Техническим результатом изобретения является исключение сложной, многостадийной схемы изготовления полупроводниковой структуры с возможностью использования только низкоэнергетических бета-источников, повышение электрофизических характеристик (радиационная стойкость, напряжение пробоя, подвижность электронов и дырок, теплопроводность) при преобразовании энергии ионизирующего излучения различных видов (альфа-излучение, бета-излучение, ультрафиолетовое излучение) в широком диапазоне энергий в электрическую энергию. 4 з. п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение может быть использовано в электронике, приборостроении и машиностроении при создании автономных устройств с большим сроком службы. Способ преобразования энергии ионизирующего излучения в электрическую энергию включает изготовление полупроводникового материала, состоящего из областей с р- и n-типами проводимости в области р-n перехода, нанесение на поверхность полупроводникового материала в разных его областях слоев различных металлов, присоединение к ним проводников и воздействие на полупроводниковый базовый элемент-преобразователь на основе синтетического алмаза ионизирующим излучением с одновременным снятием электричества с помощью проводников, при этом в качестве ионизирующего излучения используют высокоэнергетические источники альфа-излучения мощностью не менее 0,567 Вт/г, а в качестве полупроводникового материала изготавливают синтетический алмаз р-типа с содержанием бора 1014-1016 атомов на см3 и на его поверхностях в разных областях с р- и n-типами проводимости в вакууме наносят неразрывные металлические контакты, один из которых трехслойная система металлизации вида титан-платина-золото для съема положительного заряда и другой с потенциальным барьером Шоттки - из платины, золота или иридия для снятия отрицательного заряда, на который воздействуют ионизирующим излучением, в результате чего внутри алмаза создают область пространственных зарядов, последние в электрическом поле разлетаются на отрицательные заряды, собираемые на металле контакта Шоттки, и положительные, собираемые на контакте из титана-платины-золота, и с них снимают электричество. Техническим результатом изобретения является создание способа преобразования ионизирующего излучения в электрическую энергию, обладающего более простой схемой изготовления полупроводниковой структуры, более высокой радиационной стойкостью, а также более высоким сроком службы полупроводникового материала. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области преобразователей энергии оптических и радиационных излучений бета-источников в электрическую энергию. Создание оригинальной планарной конструкции высоковольтного преобразователя реализуется по стандартной микроэлектронной технологии. Особенностью такой конструкции является размещение нескольких элементов p-i-n-структур, изолированных друг от друга микроканалами и соединенных последовательно, причем каждая структура собирает излучение р-n-переходов на обеих сторонах кремниевой пластины как от светового источника, так и от бета-источника. Такой преобразователь может быть использован в труднодоступных местах, шахтах, для питания биосенсоров, внедряемых внутрь организма, и т.д., а также для зарядки микроаккумуляторов на основе химических источников тока с твердотельным электролитом. Планарный фото- и бета-вольтаический преобразователь согласно изобретению обеспечивает высокое значение выходного напряжения ЭДС. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области преобразователей энергии оптических и радиационных излучений - бетаисточников в электрическую энергию. Изобретение обеспечивает создание двухсторонней конструкции комбинированного накопительного элемента фото- и бетавольтаики, состоящей из совмещенных на одной пластине кремния с одной стороны - фотоэлемента и подключенного параллельно к нему планарного плоского конденсатора, с другой стороны - бетавольтаического элемента, бета-источник никель-63 которого помещается в микроканалы для увеличения КПД и тока генерации. Такой преобразователь может быть использован в труднодоступных местах, шахтах, для питания биосенсоров, внедряемых внутрь организма, и т.д. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Бета-вольтаический полупроводниковый генератор электроэнергии, содержащий полупроводниковую пластину с развитой поверхностью и слой никеля-63 на этой поверхности. Поверхность пластины полупроводника выполнена в виде множества микропор и «колодцев», имеющих разную форму, при этом слой никеля покрывает стенки микропор и общей поверхности до 95-99%. Поверхность полупроводника содержит микропоры с размерами: ширина - 20÷40 нм, длина - 400÷600 нм; глубина - 100÷250 нм; количество пор до 2500-3000 на 1 см2. Способ изготовления бета-вольтаического генератора включает этап нанесения радиоактивного вещества в микропоры пластин полупроводника с развитой поверхностью, при этом напыляют слой металлического цинка, а затем помещают пластины в водный раствор хлорида никеля-63 на 8-60 часов при температуре 10-50°C и pH 4,5. Изобретение обеспечивает возможность создания бета-вольтаического генератора электроэнергии с повышенной энергоемкостью, сроком службы 50-70 лет, при минимальной трудоемкости, затраченной на изготовление изделия. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к созданию компактных источников электроэнергии с использованием радиоактивных изотопов и полупроводниковых преобразователей. Бета-вольтаический полупроводниковый генератор электроэнергии, содержащий пластину с развитой поверхностью, выполненной в виде множества микропор, имеющих разную форму. Никель-63 покрывает стенки микропор и остальную поверхность пластины с максимально высоким уровнем радиоактивности. Пластины полупроводника с текстурированной поверхностью, имеющего глухие микропоры и «колодцы», заполненные слоем металлического цинка, закрепляют на стальную пластину, обладающую магнитными свойствами, помещают в водный раствор хлорида никеля-63 на 8-10 часов при температуре 10-20°C и pH 4,5. Уровень радиоактивности на поверхности пластины при данном способе нанесения может достигать 10 mCu/см2. Изобретение обеспечивает возможность создания бета-вольтаического генератора электроэнергии с повышенной энергоемкостью, сроком службы 50-70 лет, при минимальной трудоемкости, затраченной на изготовление изделия. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх