Устройство для превращения энергии радиоактивных излучений, содержащихся в радионуклидах, в электрическую энергию

 

Устройство содержит емкость, выполненную из антирадиационного материала, с размещенными в ней радионуклидами. Емкость соединена проводами через трансформатор с потребителем электроэнергии. Верхняя часть емкости выполнена в виде замкнутого короба, разделенного перегородкой на верхнюю и нижнюю полости. Верхняя полость короба заполнена диэлектрическими ячейками, в которых размещены полупроводниковые вещества, образующие последовательно соединенные контактами аноды и катоды. Нижняя полость короба вакуумирована для защиты батареи анодов и катодов от нагрева. При попадании излучения радионуклидов на полупроводниковое вещество в нем возникает электрический ток, который может быть передан потребителю. Технический результат заключается в возможности полезного использования отходов ядерного топлива либо грунта, загрязненного радионуклидами. 1 ил.

Изобретение относится к технике безотходной ядерной технологии, в частности к использованию отходов ядерного топлива для превращения их энергии радиоактивного излучения в электрический ток. При этом используются также отходы, загрязняющие водные бассейны, озера, реки, участки земли и др.

Известно устройство для превращения энергии радионуклидов в электрическую энергию, описанное в патенте США N 4663115, МКИ G 21 D 7/00, 1987 г. Данное известное устройство содержит емкость, выполненную из антирадиационного материала, содержащую радиоактивные отходы. Контейнер с радиоактивными отходами окружен по меньшей мере двумя концентрическими оболочками, выполненными из металлов с различными атомными номерами. Конструкция выполнена таким образом, что излучение радиоактивных отходов индуцирует на одной оболочке положительный заряд, а на другой отрицательный. Разность потенциалов, возникающая между оболочками, может продуцировать электрический ток, который по проводам может быть передан потребителям.

Недостатком данного известного устройства является сложность его конструкции и низкий коэффициент полезного действия.

С целью устранения указанных недостатков предлагается для преобразования энергии излучения радиоактивных отходов в электрическую энергию использовать полупроводниковые фотоэлементы.

На чертеже показан разрез устройства для превращения энергии радиоактивных излучений, содержащихся в радионуклидах, в электрическую энергию.

Предлагаемое устройство выполнено в виде емкости 1 из противорадиационного жаростойкого материала, сверху которой (напр. грузоподъемным механизмом) будет размещен замкнутый короб 2, разделенный перегородкой, делящей короб на верхнюю и нижнюю полости, при этом верхняя полость короба 2 заполнена диэлектрическими ячейками (сотами) 3, в которых размещены полупроводниковые фотоэлементы в виде катодов 4 с электронной проводимостью, вещества перехода 5 с высокой активностью создания электрического поля, контактирующего с катодом и анодом, анода 6 с дырочной проводимостью и контактов 7, последовательно соединяющих упомянутые элементы. Предусмотрены также электровыводы 8 и 9 к потребителю электрической энергии (при необходимости через трансформатор, который не показан). Нижние полости 12 короба 2 вакуумированы для защиты фотоэлементов от нагрева. Для получения электрической энергии необходимо предварительно заполнить внутренний объем емкости 1 веществом 10, содержащим радионуклиды в виде отходов ядерного топлива в соответствующей упаковке, либо самим топливом, также в упаковке, либо грунтом, содержащим радионуклиды (в водонепроницаемой упаковке) специально обработанным либо костным порошком (также в водонепроницаемой упаковке). Между верхом упаковки с радионуклидами 10 и низом короба сохраняется оптимально-необходимый воздушный зазор 11.

В качестве жаростойкого и противорадиационного материала может быть использовано стекло, либо стеклобетон безцементный на жидком стекле (см. авторское свидетельство СССР N 715539, опубликовано 15.02.80, Бюллетень N 6, под названием Бетонная смесь).

Специальная обработка костного порошка заключается в выдержке его в воде, загрязненной радионуклидами, и связана с тем, что именно костная ткань является хорошим накопителем радионуклидов.

Все работы, связанные с опусканием в воду, загрязненную радионуклидами, костного порошка в водонепроницаемой упаковке и вытаскиванием его из воды после необходимого времени выдержки, а также размещение его или других веществ в емкости 1 производят в противорадиационном скафандре.

При попадании излучения радионуклидов на полупроводниковые фотоэлементы в них возникает фотоЭДС, замыкание электродов на внешнюю нагрузку приводит к появлению в цепи электрического тока, который может быть использован потребителем. В качестве вещества, содержащего радионуклиды, в устройство могут быть загружены отходы ядерного топлива, а также загрязненный радионуклидами грунт.

Формула изобретения

Устройство для превращения энергии радионуклидов в электрическую энергию, содержащее емкость, выполненную из антирадиационного материала с размещенными в ней радионуклидами, соединенную проводами через трансформатор с потребителем электрической энергии, отличающееся тем, что верхняя часть емкости выполнена в виде замкнутого короба, разделенного перегородкой на верхнюю и нижнюю полости, причем верхняя полость короба заполнена диэлектрическими ячейками, в которых размещены полупроводниковые вещества, образующие катоды с электронной проводимостью, последовательно соединенные контактами, и аноды с дырочной проводимостью, также последовательно соединенные контактами, образующие батарею элементов, а также вещество перехода, расположенное между анодом и катодом и контактирующее с ними, причем выводы электродов подсоединены к проводам, при этом нижняя полость короба вакуумирована для защиты элементов батареи от нагрева.

РИСУНКИ

Рисунок 1