Kuşkusuz hepimiz günlük hayatımızda el feneri yakmak, oyuncaklarla oynamak, bazı aletleri kullanmak gibi bir dizi uygulama için düzenli olarak pil kullanırız. Ama bu nükleer pil her zamanki piliniz değil, onlardan oldukça farklı, o yüzden derinlere dalalım ve tüm gizli bilgi hazinelerini keşfetmeye çalışalım.
Nükleer Pil Nedir?
Bir nükleer pil, bozunmakta olan bir radyoaktif izotopun tüm enerjisini kullanan ve böylece elektrik üreten bir cihaz türüdür. Aklınızda nükleer reaktörlerde de elektrik üretildiğine dair bir soru olduğunu biliyorum, peki teknolojinin bu iki nimeti arasındaki olası fark nedir? Cevap, nükleer pillerimizin elektrik ürettiği, ancak nükleer reaktörlerinki gibi zincirleme reaksiyonlar yaratmadığıdır.
Diğer pillerin çoğuyla karşılaştırıldığında, genellikle çok pahalıdırlar, ancak kendi avantajlarına sahip oldukları için yalnızca fiyata göre değerlendirme yapmayın. En büyük avantajlarından biri de çok uzun ömürlü olmaları ve aynı zamanda çok dayanıklı olmaları ve tüm pillerin bittiği zorlu ve ağır kullanıma uygun olmalarıdır. Kalp pillerinin, su altı cihazlarının, uzay araçlarının ve füzelerin yanı sıra uzak uzay istasyonlarının güç merkezidirler.
şimdi yapalım izotoplar içinde kullanılanlar. Çok az enerjiye sahip beta parçacıkları ve hatta bazen dalgalanan enerjilere sahip alfa parçacıkları üreten radyoizotopları kullanır. Bunun nedeni, beta parçacıklarının, geliştirilirse bir süper-koruma mekanizması gerektirecek olan, enerji içeren muazzam Bremsstrahlung radyasyonunun üretimini sınırlamasıdır. Bu nedenle, burada genel olarak kullanılan izotoplar şunlardır: Nikel-63, Tritium, Technetium-99, Promethium-147, Curium-242, Plutonium-238, Stronsiyum-90 ve Curium-244.
Şu andan itibaren, hepiniz bu pilin temel anlamını ve kullanımını anlamış olmalısınız, bu yüzden onu daha fazla keşfetmeye başlamamızın zamanı geldi. Aynı zamanda trityum pili, radyoizotop üreteci ve atom pili. 1913 yılında keşfedilmiş olmasına rağmen, 1950’li yıllarda dev yıldız gemilerinin tüm uzay görevlerini yerine getirmeleri için ana güç kaynağı haline geldiğinde hak ettiği ilgiyi görmüştür. Daha sonra medikal ve sağlık sektöründe de bir paradigma değişimini beraberinde getirmiş ve uzay ile ilgili tüm misyonlarda ayağını daha sağlam basmıştır.
Şimdi size bu güçlü pilin yapısını göstereyim. Bir nükleer pil şunlardan oluşur: termal Ve termal olmayan invertörler. Termal olmayan dönüştürücüler yine üç kategoriye daha ayrılır: doğrudan şarj pilleri, doğrudan dönüştürme pilleri Ve dolaylı dönüşüm pilleri. Ek olarak, doğrudan şarj pili yine alfa ve beta parçacıklarından oluşur ve doğrudan dönüştürme pilleri şunları içerir: pn bağlantı diyotu, temas potansiyeli ve ikincil elektronlar.
Bir nükleer pildeki ana dönüştürme teknikleri iki türdendir:
- TERMAL: Bu tür teknikte, güç çıkışı sıcaklık farkının bir fonksiyonudur.
- TERMİK OLMAYAN: Bu tür bir teknolojide, güç çıkışı sıcaklık farkının bir fonksiyonu değildir.
Termal Dönüştürücüler
Termal dönüştürme yöntemi genel olarak şunları içerir: Termiyonik dönüştürücü, radyoizotop termoelektrik üreteci, termofotovoltaik hücreler, Stirling radyoizotop üreteci ve elektrik dönüştürücüye termal alkali metal. Bu yüzden onlar hakkında bazı kısa detayları bilmemiz gerekiyor, işte başlıyoruz:
termiyonik dönüştürücü
Elektronları bir boşluk yükü bariyerinden daha soğuk bir elektrota salan çok sıcak bir elektrot içerir ve bu süreç de gerekli güç çıkışını üretir. Sezyum buharı, elektron boşluk yükünü ortadan kaldırmak için bir iyon kaynağı sağlar ve ayrıca elektrotun çalışma işlevini daha da geliştirir.
Radyoizotop termoelektrik jeneratörü
Farklı metallerden iki telden oluşan termokuplları kullanır. Telin bir ucundan diğer ucuna bir voltaj gradyanı, sıcaklık gradyanı tarafından oluşturulur.
termofotovoltaik hücreler
Fotovoltaik hücrelerle aynı ilkeleri takip ederler, ancak evet, bir istisna vardır, o da çok sıcak bir kaynaktan yayılan görünür ışık yerine kızılötesi ışığı elektriğe dönüştürmeleridir. Sadece bu değil, aynı zamanda termoelektrik çiftlere kıyasla biraz daha yüksek verimliliğe sahipler ve termoelektrik çiftlerin üzerine döşenerek verimliliği iki katına çıkarabiliyorlar.
Alkali metal termalden elektrik dönüştürücüye
Aşağı yukarı elektrokimyasal bir sistemdir ve sodyum kükürt pillerde kullanılan elektrolit olan sodyum beta-alüminaya göre çalışır. Verimlilik yaklaşık yüzde 20’dir.
Stirling Radyo İzotopr Jeneratörü
Bir radyoizotop tarafından geliştirilen sıcaklık farkı tarafından yönlendirilir. Yeni değişiklikler, daha etkili bir versiyonun, Advanced Stirling radyoizotop üretecinin geliştirilmesine yol açtı.
Termal olmayan dönüştürücüler
Bu yöntem, doğrudan şarj jeneratörlerini, betavoltaik hücreleri, alfavoltaik hücreleri, optoelektronik ve pistonlu elektromekanik atomik pilleri içerir. Şimdi onları ayrıntılı olarak inceleyelim.
Doğrudan yük jeneratörleri
Bir kondansatör sergiliyor ve elektrotlardan biri üzerinde biriken radyoaktif bir tabakanın yüklü parçacıklarının akışı bu kondansatörü şarj ediyor. Buradaki boşluk dielektrik veya vakum olabilir.
betavoltaikler
Elektrik akımı üreteçleridir. Ayrıca, beta parçacıkları salan radyoaktif bir kaynaktan enerji kullanan bir pil türü olarak da düşünülebilir. Hidrojen izotopu, Trityum vb. yaygın kaynaklara bazı örneklerdir. Termal olmayan bir dönüştürme yöntemi kullanır ve yarı iletken bir pn bağlantısı kullanır.
alfavoltaikler
Bunlar, alfa parçacıklarından elektrik parçacıkları oluşturmak için yarı iletken bağlantı kullanan araçlardır.
optoelektronik
Bu sürecin iyi bir örneği, bir excimer karışımını uyaran bir beta parçacığıdır ve indüklenen ışık bir fotosele güç sağlamaya yardımcı olur.
Pistonlu elektromekanik atomik piller
Bükülebilen bir plakayı diğer plakaya doğru çekmek için iki plaka arasındaki yük birikiminden tam olarak yararlanılır. Ve bu süreç, iki plaka temas edene, deşarj olana ve sonunda elektrostatik birikimi eşitleyene ve geri döndürene kadar devam eder. İki plaka arasında üretilen bağıl hareket artık lineer bir jeneratörle veya piezoelektrik bükme kullanılarak elektrik üretmek için kullanılabilir.
Bu nedenle nükleer pillerden kısaca bahsettik, şimdi artıları ve eksileri hakkında her şeyi öğrenelim:
Avantajlar
- Bir nükleer pilin ilk avantajı, muazzam ömrüdür.
- Elektrik üretmenin çok kaba ve zorlu ama aynı zamanda güvenilir bir yolu.
- Muazzam miktarda enerji üretilebilir.
- Çok daha az atık üretilir.
- Küresel ısınmaya yol açabilecek çok az şey üretir.
- Burada kullanılan yakıt nükleer fisyon atığıdır.
- Enerji yoğunluğu yüksektir.
Eksileri
- Başlangıç maliyeti oldukça pahalıdır.
- Nükleer pillerin bir başka dezavantajı, enerji dönüştürme yöntemlerinin çok karmaşık olmaması veya en son teknoloji veya modellere dayanmaması.
- Korku uyandıran Nükleer kelimesi nedeniyle kitlelerin desteğini ve güvenini kazanmak pek popüler değil.
Yani bunların hepsi çekirdek piller içindi. Teknolojinin bizler için gerçekten çok güzel bir nimet olduğunu, birçok hayalimizi gerçekleştirdiğini ve bundan sonra da böyle devam edeceğini umar ve inanıyorum diyerek bu yazımı bitirmek istiyorum. hızlı ilerleme ile gelecek.
Ayrıca şu adreste bulunan Nükleer pil hızlı genel bakışını da görüntüleyebilirsiniz: Standford’un web sitesi.
