BG110821A - Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy - Google Patents
Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy Download PDFInfo
- Publication number
- BG110821A BG110821A BG10110821A BG11082110A BG110821A BG 110821 A BG110821 A BG 110821A BG 10110821 A BG10110821 A BG 10110821A BG 11082110 A BG11082110 A BG 11082110A BG 110821 A BG110821 A BG 110821A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- radiation
- insulator
- converter
- transducer
- electrical
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21H—OBTAINING ENERGY FROM RADIOACTIVE SOURCES; APPLICATIONS OF RADIATION FROM RADIOACTIVE SOURCES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; UTILISING COSMIC RADIATION
- G21H1/00—Arrangements for obtaining electrical energy from radioactive sources, e.g. from radioactive isotopes, nuclear or atomic batteries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Област на техникатаTechnical field
Изобретението се отнася до метод и устройство за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа и представлява източник (батерия - акумулатор)The invention relates to a method and device for direct conversion of radiation energy into electrical energy and is a source (battery - battery)
на електрическа енергия.of electricity.
Изобретението ще намери приложение в енергетиката, по-специално ядрената, както и в електропромишлеността и в области, използващи автономни и компактни захранващи източници, изискващи висока изходяща и управляема електрическа мощност.The invention will find application in energy, in particular nuclear as well as in the electrical industry and in areas using autonomous and compact power sources requiring high output and controlled electrical power.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
От преглед и анализ на публикуваната информация, като най-близък до нашияFrom reviewing and analyzing published information as closely as possible to ours
метод и устройство, е известен метод (технология) на инж. Liviu Popa-Simil от частна изследователска компания LAVM и проф. Claude Montel от Университета Алабама,method and device, is a well-known method (technology) by Liviu Popa-Simil, a private research firm, LAVM, and by Professor Claude Montel, of the University of Alabama,
САЩ. Авторите са представили метода пред „Американското научно общество за изследване на материали” през месец март 2006 г. в Сан Франциско, Калифорния. Той включва изграждане на преобразувател от подредени слоеве, образувани от въглеродни (електрически непроводими обработенени с бор) нанотръбички, покрити отвън с литиев хидрид и запълнени (покрити) отвътре със злато. Всички златни окончания се извеждат на един колектор, а окончанията на литиевия хидрид - на друг. Така построен, преобразувателят по своята електрическа същност представлява блок (масив) образуван от паралелно включени наноразмерни кондензатори с коаксиална конструкция (геометрия). Подложен на радиационно лъчение, което преминава (прониква) през пластовете на нанотръбичките, и чрез вътрешен фотоефект лъчението избива от златните проводници високо енергийни електрони, с което обединеният златен колектор придобива положителен потенциал. Излитайки навън, те преминават през стената на нанотръбичките и попадат в литиевия хидрид, който като проводник ги отвежда към другия колектор, придобиващ отрицателен потенциал. Получената сумарна (от всички кондензатори) потенциално разлика се извежда на двата колектораUSA. The authors presented the method to the "American Scientific Society for Materials Research" in March 2006 in San Francisco, California. It involves the construction of a transducer of stacked layers formed by carbon (electrically non-conductive boron treated) nanotubes coated on the outside with lithium hydride and filled (coated) inside with gold. All gold endings are output to one collector and lithium hydride endings to another. Built in this way, the converter is, in its electrical nature, a block (array) formed by coaxial nanoscale capacitors (geometry) connected in parallel. Undergoing radiation that penetrates through the nanotube layers, and through internal photoelectric radiation, it ejects high-energy electrons from the gold conductors, which gives the combined gold collector a positive potential. As they fly out, they pass through the wall of the nanotubes and fall into lithium hydride, which as a conductor leads them to the other collector, which acquires a negative potential. The resulting total (of all capacitors) of the potential difference is deduced from the two collectors
и може да се подаде към консуматор на електрическа енергия. Авторите съобщават за изключително висок коефициент на преобразуване на радиационната енергия в електрическа, над 90%, и незначително отделяне на топлина.and can be fed to an electricity consumer. The authors report an extremely high conversion rate of radiation energy to electrical energy, in excess of 90%, and negligible heat release.
Построеният преобразувател се зарежда (акумулира и натрупва) с електрически товари, преобразувайки радиационното лъчение в електрическа енергия, а се разрежда по експоненциална зависимост на разрядния ток, чиято големина зависи от стойността на включения товар.The built-in converter charges (accumulates and accumulates) with electrical loads, converting radiation radiation into electrical energy, and is diluted by the exponential dependence of the discharge current, the magnitude of which depends on the value of the load involved.
Заради технологическа сложност в изграждането на такъв вид преобразувателDue to technological complexity in the construction of this type of converter
авторите преминават към обемна система - масив от подредени наноразмерни слоеве (пластове) в следната последователност: злато 10 пт; силициев диоксид (изолатор) 20 пт; алуминий 20 пт и алуминиев оксид 10 шп. Те представляват наноразмерни по дебелина плоски електрически кондензатори, свързани паралелно (може и комбинирано) към два колектора. Методът за пряко преобразуване на радиационната енергия в електрическа е близък и аналогичен на гореописания (1,2).the authors move to a volume system - an array of ordered nanoscale layers (layers) in the following order: 10 pt gold; silica (insulator) 20 pt; aluminum 20 pt and aluminum oxide 10 sp. They are nanosized flat electric capacitors connected in parallel (maybe combined) to two collectors. The method for directly converting radiation energy into electrical energy is close and analogous to the one described above (1,2).
Известен е патент (3), в който авторът предлага да се използва високата енергия на γ-, а- и β-лъчение за по-ефективно зареждане на напрежение в ядрените батерии.A patent (3) is known in which the author proposes to use the high energy of γ-, a-, and β-radiation to more effectively charge voltage in nuclear batteries.
Методът включва: две електрода поставени в близък контакт, единият - метален, • · · · · -99 ··· · ···· другият - полупроводник. По този начин се създава енергийна бариера между плоскостите им. Когато този контакт е подложен на радиационно облъчване, поради състоянието на повърхността на полупроводника, енергетичната бариера нараства. Така се генерира потенциално разлика, която се използва за източник на електрическа енергия и ток в разрядната верига.The method involves: two electrodes placed in close contact, one electrode, metal, the other a semiconductor. This creates an energy barrier between their panels. When this contact is exposed to radiation due to the state of the semiconductor surface, the energy barrier increases. This generates a potential difference, which is used for a source of electricity and current in the discharge circuit.
Известен е патент (4), в който авторът предлага да преобразува радиационна енергия в електрическа, като изработва преобразувател от полупроводников материал и го облъчва с радиационно лъчение. По този начин се образува известен брой двойки електрон-дупка в него. Прилагайки върху него магнитно поле в посока перпендикулярна на посоката на дифузия на създадените двойки електрон-дупка се цели да се разделят електроните от дупките в посока, перпендикулярна на посоката на дифузията и на магнитното поле. По този начин се извеждат електроните и дупките в крайните плоскости (колектори) на преобразувателя, като потенциална разлика, т.е. електрическа енергия.A patent (4) is known in which the author proposes to convert radiation energy into electrical energy by making a converter of semiconductor material and irradiating it with radiation. This creates a number of electron-hole pairs in it. By applying a magnetic field on it in a direction perpendicular to the diffusion direction of the created electron-hole pairs, it seeks to separate the electrons from the holes in a direction perpendicular to the diffusion direction and the magnetic field. In this way, the electrons and holes in the transducer end plates (collectors) are displayed as a potential difference, ie. electrical energy.
Известен е патент (5), в който авторът предлага диодна атомна батерия направена от обемен полупроводников кристал, включващ триразмерни масиви от колони и тънкослойни р-п връзки. Батерията са зарежда от емисия на γ- и Х-лъчи от радиоактивен източник, вграден във вътрешността на полупроводниковия кристал. По този начин се генерират носители на електрически товари в преобразувателя, които се извеждат върху крайни колектори.A patent (5) is known in which the author proposes a diode atomic battery made of a solid semiconductor crystal comprising three-dimensional column arrays and thin-layer p-n bonds. The battery is charged by the emission of γ- and X-rays from a radioactive source embedded inside the semiconductor crystal. In this way, carriers of electrical loads are generated in the converter, which are output to the final collectors.
Известен е и друг начин, предложен с патент (6), в който авторът предлага радиоизотопен фотоелектрически генератор за източник на високо напрежение. Методът се базира на фотоелектричен ефект. Реализира се чрез генератор, съставен от материали подредени в редуващи се слоеве с голям и малък атомен номер Ζ, които са изолирани чрез вакуум или друг изолационен материал. Ниско енергийни фотони отAnother method proposed by patent (6) is known, in which the author provides a radioisotope photoelectric generator for a high voltage source. The method is based on the photoelectric effect. It is realized by means of a generator composed of materials arranged in alternating layers with large and small atomic number Ζ, which are isolated by vacuum or other insulating material. Low energy photons from
радиоактивен източник взаимодействат предимно с материал с голям Z чрез фотоелектричен процес, излъчвайки фотоелектрони, чиято енергия достига тази на падащите γ-лъчи. Дебелината на материала с голям Z е по-малка от дължината на един пробег на електрона в този материал, а дебелината на материала е малък Z е по-голяма. По такъв начин възниква пренос на електрони от пластове с голям Z към тези с малък Z. Този трансфер се получава, защото електроните се излъчват предимно от пластове с голям Z и се спират в тези с малък Z. Създадената потенциална разлика между обединените пластини с голям Z и малък Z е в киловолта. Батерията доставя енергия наradioactive sources interact mainly with large Z material through a photoelectric process, emitting photoelectrons whose energy reaches that of incident γ-rays. The thickness of a material with a large Z is less than the length of one electron path in this material, and the thickness of the material is small Z is greater. Thus, the transfer of electrons from layers with a large Z to those with a small Z occurs. This transfer is obtained because the electrons are emitted mainly from layers with a large Z and are stopped in those with a small Z. The potential difference between the merged plates with a large Z is created. Z and small Z is in kilovolts. The battery supplies power to
външен електрически консуматор (резистор), чиято стойност е избрана така, че да се произвежда нужния волтаж и се контролират други експлоатационни параметри на батерията.an external electrical consumer (resistor) whose value is chosen to produce the required voltage and control other battery performance.
Друг метод (7) се базира на многослойни хетероструктури с калибрирани междузонни преходи. Състав от непрекъснат твърд разтвор на SiO2 до Si се променя плавно, за да се достигне висока степен на разсейване на радиационно облъчвателната кохерентност. По този начин радиацията на който и да е център на разсейване е във фаза с външни разсеяни радиационни лъчи. Получава се резонансно взаимодействиеAnother method (7) is based on multilayered heterostructures with calibrated interband transitions. The composition of a continuous solid solution of SiO 2 to Si changes gradually to achieve a high degree of scattering of radiation-irradiated coherence. Thus, the radiation of any scattering center is in phase with external scattered radiation rays. A resonant interaction is obtained
между външните разсеяни радиационни лъчи и атомите и молекулите на хетероструктурата. В резултат става ефективно преобразуване на радиационна честота и на радиационно лъчение в електрически ток в преобразувателя.between the external scattered radiation beams and the atoms and molecules of the heterostructure. The result is an efficient conversion of radiation frequency and radiation into electrical current in the converter.
Известни са разсъждения, становища и идеи, дадени в статии (1,2), че при ядрени реакции съпроводени е отделяне на топлина, се пренасят масовите дефекти, т.е.The thoughts, opinions and ideas given in articles (1,2) are known that in the case of nuclear reactions heat is released, mass defects are transmitted, i.e.
свързващата излишна енергия в ядреното гориво се трансформира в кинетична енергия на генерираните частици (лъчения). Те преминават през решетката на материала и взаимодействат с него чрез йонизация и ядрени сблъсъци. При направа на композитни слоеве от проводник - изолатор и поставянето им на пътя на такова лъчение енергията на йонизация се превръща в натрупване (акумулиране) на електрически товари поради поляризацията. Резултатът е супер кондензатор зареждан от движещите се частици, който се зарежда от тях.the binding excess energy in the nuclear fuel is transformed into the kinetic energy of the generated particles (radiation). They pass through the lattice of the material and interact with it through ionization and nuclear collisions. When composite layers are made of conductor-insulator and placed in the path of such radiation, the ionization energy becomes the accumulation (accumulation) of electrical loads due to polarization. The result is a super capacitor charged by moving particles that is charged by them.
Друго обсъждано становище е да се използват композитни (от два материала) наночастици, организирани така, че да действат като последователно свързани електрически диполи, представляващи наноизточници на потенциал, даващи висок сумарен волтаж (2).Another point of view is the use of composite (two-material) nanoparticles, organized to act as sequentially coupled electrical dipoles, representing nano-sources of high-voltage-generating potential (2).
Известен е метод за създаване на три размерни наноструктури. Той е публикуванA method is known for creating three-dimensional nanostructures. It has been published
в съобщение за печата на сайта (8) на Масачузетския технологичен институт (MTI).in a press release on the MTI site (8).
Първите резултати са получени още през 2005 г., когато изобретателите са успели да създадат миниатюрен кондензатор, притежаващ триизмерна структура. В момента изследователите работят над няколко технологии за създаване на структури от плоски заготовки. Според тях най-трудно и сложно в присъединяването на нанокомпонентите е привличането между различните плоскости. За тази цел в момента те използват магнит. Представители на MTI считат, че изобретението ще намери приложение в създаването на миниатюрни електронни устройства от ново поколение и в други област.The first results were obtained back in 2005, when the inventors were able to create a miniature capacitor having a three-dimensional structure. Researchers are currently working on several technologies to create flat blade structures. According to them, the most difficult and complicated part of joining the nanocomponents is the attraction between the different planes. They are currently using a magnet for this purpose. Representatives of MTI believe that the invention will find application in the creation of miniature electronic devices of the new generation in other fields.
Основните несъвършенства на разглежданите методи (начини) за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа са: използване на източници на радиационно лъчение от един вид, с ниски стойности на създаваното радиационно поле и технологичната му несменяемост. Липсва и управляемост на радиационното лъчение. Няма батерии, които за източник (с комбинирано лъчение) да използват отработено ядрено гориво, остатък от преработено такова, или твърди и формирани радиоактивни отпадъци. Не са отработени технологии за построяване на преобразуватели, работещи с управляеми (по отношение на зареждане и извличане на енергия) дискретни, наноразмерни суперхетерогенни системи и кондензатори. В тяхното изграждане да е заложен сменяем специфичен наноразмерен материал, имащ способността при определени управляеми въздействия да изгражда такива хетерогенни контролируеми системи. Процесът (методът) силно се усложнява, когато преобразувателите генерират висока по стойност електрическа мощност, особено в частта за безопасна радиационна защита и материалите за нейната реализация.The main imperfections of the considered methods (ways) for direct conversion of radiation energy into electrical energy are: use of radiation sources of one kind, with low values of the created radiation field and its technological invariability. The controllability of radiation is also lacking. There are no batteries that use spent nuclear fuel, residual waste, or solid and formed radioactive waste as a source (with combined radiation). No technology has been developed to build inverters operating with controlled (in terms of charging and energy recovery) discrete, nanoscale superheterogeneous systems and capacitors. In their construction, interchangeable specific nano-sized material, capable of constructing such heterogeneous controllable systems under certain controlled impacts, is incorporated. The process (method) is greatly complicated when the converters generate high-value electrical power, especially in the part of safety radiation protection and materials for its implementation.
Известно е устройство (9), представляващо специфична атомна батерия.A device (9) constituting a specific atomic battery is known.
Характеризира се с това, че при облъчване на тънка полупроводникова пластина (слънчева батерия) с а-лъчи от плутониев източник се генерира електрически ток.It is characterized by the fact that an electric current is generated by irradiation of a thin semiconductor plate (solar battery) with α-rays from a plutonium source.
Предлага се атомна батерия (блок - масив) от полупроводникови елементи, между които се разполага плутоний. Авторът счита, че такава батерия може да генерира значителна електрическа мощност.An atomic battery (block - array) of semiconductor cells, including plutonium, is available. The author believes that such a battery can generate considerable electrical power.
Известни са метод и устройство (10), като методът включва: два електрода с висока електропроводимост, разположени на известно разстояние един от друг, като единият е положителен, а другият - отрицателен. Между тях от страната на отрицателния електрод се разполага (обособява) пореста изолационна мембрана. Върху вътрешната страна на положителния електрод се изгражда слой от прахообразенThe method and the device (10) are known, the method comprising: two electrodes with high conductivity, located at a certain distance from each other, one positive and the other negative. Between them, a porous insulating membrane is positioned on the side of the negative electrode. A powder layer is formed on the inside of the positive electrode
актиноиден елемент като торий актиний и др., смесено със свързващо вещество. В резултат на това между двата електрода възниква електродвижеща сила. Актиноидният елемент претърпява промени от α-разпадане и се образуват йонизиращи електрони когато а-лъчението преминава през изолираното пространство в посока към отрицателния електрод. Активното вещество, освен актиноидни елементи съдържа и вещество, акумулиращо положителни йони, образувани след α-разпада при отделянето на йонизиращи електрони. Това акумулиращо вещество представлява прахообразни кристали на въглеродна основа или на кобалтова основа.an actinoid element such as thorium actin, etc., mixed with a binder. As a result, an electromotive force arises between the two electrodes. The actinoid element undergoes changes from α-decay and ionizing electrons are formed when the α-radiation passes through the isolated space in the direction of the negative electrode. The active substance, in addition to the actinoid elements, also contains a substance that accumulates positive ions formed after α-decay upon separation of ionizing electrons. This storage material is powdered crystals based on carbon or cobalt based.
Акумулирането на електричество става възможно и при подаване на външно напрежение между двата електрода, а в слоя на активното вещество се вкарват електрони отвън. Батерията може да стане многоклетъчна като между тях се поставя диелектричен слой, съдържащ въглерод и слоевете се припокриват.Accumulation of electricity is also possible when an external voltage is applied between the two electrodes, and electrons are introduced into the layer of the active substance from the outside. The battery can become multicellular by placing a carbon-containing dielectric layer between them and the layers overlapping.
Известно е устройство (11), наречено композитна изотопна батерия от тип с микроканална пластина. Композитната (съставна) батерия включва: изолирана подложка, върху която отляво надясно са поставени изолирано първи източник на лъчение, първи приемащ полюс, втори източник на лъчение, втори приемащ полюс.A device (11) known as a microchannel type composite isotope battery is known. The composite (composite) battery includes: an insulated support, on which, from left to right, an isolated first radiation source, a first receiving pole, a second radiation source, a second receiving pole are placed.
Особеността на батерията е в това, че между втория източник на лъчение и втория приемащ полюс е поставена микроканална пластина, като първият източник на лъчение е свързан чрез проводник с края на високото напрежение (+) на микроканалната пластина, а краят на ниското напрежение (-) на микроканалната пластина е свързан чрез проводник с първия приемащ полюс. Вторият източник на лъчение служи за анод, а вторият приемащ полюс - за катод. Другата особеност е разстоянието между многоканалната пластина и втория източник на лъчение (анода), което е от 0,5 до 5 см.The peculiarity of the battery is that a microchannel plate is inserted between the second radiation source and the second receiving pole, the first radiation source being connected via a high voltage end (+) to the microchannel plate and the low voltage end (- ) of the microchannel plate is connected by a wire to the first receiving pole. The second radiation source is for the anode and the second receiving pole is for the cathode. Another feature is the distance between the multi-channel plate and the second radiation source (anode), which is 0.5 to 5 cm.
Другото разстояние между пластината и втория приемащ полюс (катода) е от 0,5 до 5 см. Разстоянието между първия източник на лъчение и първия приемащ полюс е от 0,5 до 5 см. Следваща особеност е, че за микроканална пластина се използва многополюсна микроканална пластина.The other distance between the plate and the second receiving pole (cathode) is from 0.5 to 5 cm. The distance between the first radiation source and the first receiving pole is from 0.5 to 5 cm. Another feature is that a multi-pole plate is used microchannel plate.
Батерията действа по следния начин: от образуваната първа изотопна батерия е първични електрони се генерира високо напрежение. Вторият източник на лъчение е излъчващ полюс, подаващ входящи електрони към микроканалната пластина, последната ги умножава (действа като фотомножител) като ги подава на втория приемащ полюс. Вторият източник на лъчение и вторият приемащ полюс образуват втора изотопна батерия с първични електрони. Между тях е разположена микроканална • · пластина, която умножава електроните. Батерията е поставена под вакуум и между втория източник на лъчение (анод) и втория приемащ полюс (катод) се генерира електрическо напрежение (потенциална разлика) и при включен товар между тях протича ток.The battery works as follows: a high voltage is generated from the first isotope battery formed by primary electrons. The second radiation source is the emitting pole, which feeds the electrons into the microchannel plate, the latter multiplying them (acting as a photomultiplier) by feeding them to the second receiving pole. The second radiation source and the second receiving pole form a second isotope battery with primary electrons. Between them is a microchannel plate that multiplies electrons. The battery is placed under vacuum and an electrical voltage (potential difference) is generated between the second radiation source (anode) and the second receiving pole (cathode) and current flows between them.
Микроканалната пластина е направена от материал (оловно стъкло) като представлява масив от умножителни елементи, съдържащи хиляди или милиони паралелни цилиндърчета. Когато в пространството на цилиндърчетата е налице силно електрическо поле, приблизително 104 волт/см, навлизащите излъчени частици бомбардират отрицателния полюс и се отделят електрони, които се умножават.The microchannel plate is made of material (lead glass) and is an array of multiplication elements containing thousands or millions of parallel cylinders. When there is a strong electric field in the space of the cylinders, approximately 10 4 volts / cm, the incoming emitted particles bombard the negative pole and separate electrons that multiply.
Създадените сега (реализирани или патентовани) изотопни батерии с пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа имат ниски енергийни стойности, но с голям срок на експлоатация. Това определя използването им във важни области като мобилни телефони, микро- и нано електроника, наномеханика и роботика и др., но не и там, където се изисква мощност в киловати. Те не са управляеми както по отношение на преобразуване и акумулиране на електрически товари, т.е. зареждане, а също и по извличане (разреждане) на натрупаната енергия. Използваният радиоактивенThe now (realized or patented) isotope batteries with direct conversion of radiation energy to electrical energy have low energy values, but with a long lifetime. This determines their use in important areas such as mobile phones, micro- and nano electronics, nanomechanics and robotics, etc., but not where power in kilowatts is required. They are not controllable as regards the conversion and storage of electrical loads, i. charging and also extracting (diluting) the accumulated energy. Used radioactive
източник, най-често изотоп, веднъж заложен, е технологично несменяем. При големия срок на експлоатация на такава батерия и при износване на захранващото устройство, напр. мобилен телефон има вероятност от замърсяване на битовата и околната среда.a source, most often an isotope, once laid down, is technologically irreversible. With the long life of such a battery and the wear of the power supply, e.g. a mobile phone is likely to pollute the home and the environment.
Като конструкция батериите представляват видоизменени (специфични) плоски електрически кондензатори (преобразователни клетки), които могат да образуват масиви (блокове) чрез определено свързване между тях. Сложна е технологията за изграждане на отделната клетка, включващо много различни компоненти, оформени като микро- и нанослоеве (пластове) с дадена размерност. Това изисква сложно технологично оборудване и висока научна квалификация на изпълнителите.As a construction, batteries are modified (specific) flat electrical capacitors (cells) that can form arrays (blocks) by connecting them between them. It is a sophisticated technology for the construction of a single cell, comprising many different components, shaped as micro and nanosheets (layers) of a given dimension. This requires sophisticated technological equipment and high scientific qualification of contractors.
··
9999 9999999 999
Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION
Цел на настоящето изобретение е да се предложи метод и създаде устройство за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа, представляваща управляема за преобразуване и акумулиране на електрически товари и извличането им чрез дискретна диполна магнитноелектрическа, суперхетерогенна обемна кондензаторна система, базирана главно върху използване за изолатор в нея на сменяем кластерен наноразмерен материал със специфични свойства, строеж и химически състав, както и да се избегнат установените сега несъвършенства в нивото наIt is an object of the present invention to provide a method and to provide a device for direct conversion of radiation energy into electrical energy, which is controllable for the conversion and accumulation of electrical loads and their extraction through a discrete dipole magnetoelectric, superheterogeneous volumetric capacitor system based mainly on use for an insulator it is a removable cluster nano-sized material with specific properties, construction and chemical composition, and to avoid the current level imperfections
техниката.technique.
При метод за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа, съгласно изобретението започва с предварително изграждане на обемна система с открит корпус отгоре и оформен вътрешно в линейно подредени плоски електрически кондензатори, наречена преобразувател. В него за електродни плоскости на кондензаторите се използва метален диамагнетик. В пространството, образувано между електродните плоскости се поставя сменяем, наноразмерен, кластерен, композитен, прахообразен материал. Последният притежава изолационни и феромагнитни свойства.In the method of direct conversion of radiation energy into electrical energy according to the invention, it begins with the preliminary construction of a bulk system with an open housing above and shaped internally into linearly arranged flat electrical capacitors, called a converter. In it, a metal diamagnet is used for the electrode plates of the capacitors. Interchangeable, nanosized, clustered, composite, powdered material is placed in the space formed between the electrode planes. The latter has insulating and ferromagnetic properties.
Този материал изпълнява функцията на дискретен изолатор в преобразувателя. Така изграден, преобразувателят се поставя в защитен кожух и съгласно изобретението се подлага на комбинирано, управляемо и проникващо в обема на преобразувателя въздействие. Те са радиационно лъчение от α·, β- и γ-лъчи и магнитно поле. Съгласно изобретението при тези въздействия върху преобразувателя, дискретният изолатор в него се преобразува и променя. Всяка отделна наноразмерна частица от него се превръща в зареден, поляризиран, магнитноелектрически дипол, представляващ обединен върху една наноразмерна частица двоен дипол, магнитен и електричен. Те са ориентирани по магнитните силови линии на въздействащото магнитно поле.This material acts as a discrete isolator in the converter. Thus constructed, the transducer is housed in a protective housing and according to the invention is subjected to a combined, controllable and penetrating effect of the transducer. They are radiation from α ·, β- and γ-rays and a magnetic field. According to the invention, in these effects on the transducer, the discrete insulator therein is transformed and modified. Each individual nanoscale particle becomes a charged, polarized, magneto-electric dipole, representing a double dipole, magnetic and electric, united on a nanoscale particle. They are oriented along the magnetic force lines of the impacting magnetic field.
Дискретният изолатор като цяло, заложен в преобразувателя, се превръща в обемна, заредена, поляризирана, магнитноелектрическа суперхетерогенна управляема система, а кондензаторите в него - в заредени суперхетерогенни управляеми магнитнодиполни кондензатори, образуващи обединена кондензаторна батерия - акумулатор. Тази кондензаторна батерия, съгласно изобретението, се зарежда от радиационните лъчения на α-, β- и γ-лъчи, генерирани от сменяем, управляем радиоактивен източник, а се разрежда също управляемо чрез промяна на стойността на коефициента на поляризация на дискретния изолатор, т.е. на неговата електрическа възприемчивост. Големината наThe discrete insulator as a whole embedded in the converter is transformed into a volumetric, charged, polarized, magnetoelectric super heterogeneous control system, and its capacitors into charged superheterogeneally controlled magnetic dipole capacitors forming a combined capacitor battery. This capacitor battery according to the invention is charged by the radiation radiation of α-, β- and γ-rays generated from a replaceable, controllable radioactive source, and is also discharged controllably by changing the value of the polarization coefficient of the discrete insulator, m. e. of its electrical susceptibility. The size of
стойността на коефициента на поляризация на дискретния изолатор зависи функционално от стойността на интензитета на въздействащото магнитно поле и феромагнитните свойства на наноразмерните частици.the value of the polarization coefficient of the discrete insulator depends functionally on the value of the intensity of the impacting magnetic field and the ferromagnetic properties of the nanosized particles.
Съгласно изобретението комбинираните, управляеми и поникващи в обема на преобразувателя въздействия на радиационно лъчение от α-, β- и γ-лъчи и магнитно поле с неговите силови линии довеждат до взаимодействие с всяка частица на дискретния изолатор в преобразувателя. Така я зареждат с електрически товари и я поляризират, т.е. ориентират по и върху магнитните силови линии. По този начинAccording to the invention, the combined, controllable, and radiation-induced effects of radiation from the α-, β-, and γ-rays and the magnetic field with its force lines result in interaction with each particle of the discrete insulator in the transducer. So they charge it with electric loads and polarize it, i.e. oriented along and on magnetic force lines. Thus
поставеният дискретен изолатор в преобразувателя се превръща в обемна, управляема, заредена суперхетерогенна система. Нейната структура е наноразмерна от магнитноелектрически диполи. Това превръщане се реализира във всеки отделен кондензатор на преобразувателя.the placed discrete isolator in the converter becomes a volumetric, controllable, charged superheterogeneous system. Its structure is nanoscale from magneto-electric dipoles. This conversion is realized in each individual converter capacitor.
Съгласно изобретението суперхетерогенната система в хоризонтално направление представлява подредени, контактуващи помежду си, заредени с електрически товари, поляризирани нанопластове от линейни магнити. Те са образувани от линейни нишкови магнити, които пък са съставени от подредени, контактуващи, заредени и поляризирани по магнитните силови линии на магнитното • · поле магнитноелектрически диполи. Създаваните от тях линейни магнити имат обратна ориентация спрямо въздействащото магнитно поле.According to the invention, the super-heterogeneous horizontal system is arranged in contact with each other, charged with electric loads, polarized nanoplates of linear magnets. They are formed by linear filament magnets, which in turn are composed of ordered, contacted, charged, and polarized magnetic field magnetic field dipole magnets. The linear magnets they create have an inverse orientation to the impacting magnetic field.
Съгласно изобретението, суперхетерогенната, заредена, поляризирана и управляема система във вертикално направление и перпендикулярно на въздействащото магнитно поле е образувана от: подредени, контактуващи помежду си, поляризирани, заредени с едноименни електрически товари, но различен за всеки нанопласт от структурата, представляващ листов магнит. Те са образувани (организирани) в нанопластове от краищата на заредените магнитноелектрическиAccording to the invention, the super-heterogeneous, charged, polarized, and controllable system in a vertical direction and perpendicular to the impacting magnetic field is formed by: arranged, contacting each other, polarized, loaded with eponymous electrical loads, but different for each nanoplast from a sheet magnet structure. They are formed (organized) into nanosheets at the ends of the charged magnetoelectric
диполи, имащи в резултат на поляризацията еднакъв магнитен и електрически поляритет. Граничните и заредени магнитни листове, образувани във всеки кондензатор на преобразувателя, контактуват е електродните метални диамагнитни плоскости. По такъв начин им придават своя получен електрически потенциал. Тези наноразмерни магнитни листове имат обратна полюсна ориентация спрямо въздействащото магнитно поле.dipoles having the same magnetic and electrical polarities as a result of polarization. The boundary and charged magnetic sheets formed in each transducer capacitor contact the electrode metal diamagnetic plates. In this way, they give them their electrical potential. These nanoscale magnetic sheets have an inverse pole orientation with respect to the impacting magnetic field.
Съгласно изобретението, всеки кондензатор от преобразувателя запълнен с дискретен изолатор, получава сумарна потенциално разлика между електроднитеAccording to the invention, each capacitor from a converter filled with a discrete insulator receives a total potential difference between the electrodes
метални плоскости, защото по своята електрическа същност подредените, контактуващи, заредени и поляризирани наноразмерни магнитни листове представляват последователно свързани плоски електрически кондензатори. Така получена тази сумарна потенциална разлика се извежда към междинните електродни плоскости на преобразувателя чрез проводници, скрити в корпуса му. Стойността на тази обща сумарна от всички кондензатори в преобразувателя потенциална разлика се извежда върху крайните колектори. Тя се управлява е промяна на стойността на коефициента на поляризация на дискретния изолатор, т.е. на неговата електрическа • · *metal plates because, in their electrical nature, stacked, contacting, charged, and polarized nanoscale magnetic sheets are sequentially coupled flat electrical capacitors. The resulting potential difference thus obtained is deduced to the intermediate electrode plates of the transducer by means of conductors hidden in its housing. The value of this total total of all capacitors in the converter potential difference is displayed on the end collectors. It is controlled by a change in the value of the polarization coefficient of the discrete insulator, ie. of its electrical • · *
възприемчивост. Последната е функционално зависима от интензитета на въздействащото магнитно поле и феромагнитните свойства на дискретния изолатор.receptivity. The latter is functionally dependent on the intensity of the influencing magnetic field and the ferromagnetic properties of the discrete insulator.
Съгласно изобретението, използваният за дискретен изолатор сменяем, наноразмерен, кластерен композетин материал, който се поставя в преобразувателя, е образуван от отделни, пространствено обособени в зони наночастици. Те имат определен химически състав, структура, форма и композитен строеж на отделния кластер. Външната зона е оформена като изолатор, образувана от отделни най-често със сферична форма, и съединени чрез допир и залепване една към друга при високаAccording to the invention, the discrete insulator replaceable, nanosized, clustered composite material that is placed in the transducer is formed by separate, spatially separated nanoparticles. They have a certain chemical composition, structure, shape and composite structure of the individual cluster. The outer zone is formed as an insulator formed by separate ones, most often spherical in shape, and joined by touching and gluing to each other at high
температура наноразмерни частици, образуващи форма на грозд. По такъв начин полученото изолаторно покритие на отделния композитен кластер придобива голяма специфична повърхност и дълбока открита наноканална порьозност. Получава се способност при взаимодействие на радиационното облъчване с α-, β- и γ-лъчи с отделната частица последната да акумулира голям брой електрически товари. Те проникват в обема на изолаторното покритие.temperature of nanosized particles forming a cluster. Thus, the resulting insulating coating of the individual composite cluster acquires a large specific surface area and deep open nanocanal porosity. The ability of the radiation to interact with the α-, β- and γ-rays with the individual particle is able to accumulate a large number of electric loads. They penetrate the volume of the insulation coating.
Съгласно изобретението, вътрешната зона под изолаторното покритие на композитния кластер е изградена с наноразмерни частици от чист метал, металниAccording to the invention, the inner area under the insulating coating of the composite cluster is made up of nanosized particles of pure metal, metal
съединения и сплави, имащи силно изразени феромагнитни свойства. При проникване на γ-лъчите в дълбочина през изолаторната зона на отделната частица се реализира вътрешен фотоефект и от металите, заложени във вътрешната зона се генерират допълнителни електрически товари, които зареждат активно дискретния изолатор.compounds and alloys having strong ferromagnetic properties. As the γ-rays penetrate deep through the insulator zone of the individual particle, an internal photoelectric effect is realized and additional electrical loads are generated from the metals embedded in the inner zone, which actively charge the discrete insulator.
Съгласно изобретението, външната изолаторна зона на сменяемия, наноразмерен, кластерен, композитен, прахообразен материал, служещ за дискретен изолатор в преобразувателя, е образувана от наноразмерни изолаторни сферички, контактуващи чрез прилепване една към друга при висока температура и даваща обща форма на грозд. Материалът на тези частици е остъклен (аморфен) силициев диоксид.According to the invention, the outer insulator zone of the removable, nanosized, clustered, composite, powdered material serving as a discrete insulator in the transducer is formed by nanoscale insulating beads, contacted by adhesion to each other at high temperature and giving a general form of cluster. The material of these particles is glazed (amorphous) silica.
• ·• ·
Вътрешната зона на дискретния изолатор е изградена от наноразмерни частици от чисто желязо, магнетит, железни и желязоникелови, кобалтови и хромови сплави, които могат да са покрити със злато.The inner area of the discrete insulator is made up of nanosized particles of pure iron, magnetite, iron and iron-nickel, cobalt and chromium alloys, which can be coated with gold.
Техническата същност на устройството реализиращо метода за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа, се състои в следното: ограничен и изграден от изолаторни стени корпусът на преобразувателя е с вътрешно подредено линейно клетъчно оформление. Клетките са подредени линейно и последователно една на друга. Те имат еднакво напречно и надлъжно сечение, а дебелината им е много поThe technical nature of the device implementing the method for direct conversion of radiation energy into electrical energy is as follows: the transducer body, which is limited and constructed by insulating walls, has an internally arranged linear cellular arrangement. The cells are arranged in a linear and consecutive manner. They have the same cross-section and longitudinal section, and their thickness is much larger
малка от дълбочината и широчината. Така построен, корпусът на преобразувателя е поставен в защитен кожух чрез вакуумно-херметична връзка, в който в две от успоредните му и срещуположни стени, които са успоредни на надлъжното сечение на клетките в корпуса, са направени отвори. Кожухът и преобразувателят са открити в горната си плоскост.short of depth and breadth. Thus constructed, the converter housing is housed in a protective housing by a vacuum-tight connection in which openings are made in two of its parallel and opposite walls, which are parallel to the longitudinal section of the cells in the housing. The housing and transducer are located in their upper plane.
Същността на устройството се състои в това, че върху крайните срещуположни и успоредни стени на първата и последната клетка на преобразувателя, а и върху всяка успоредна на тях, разделяща изолаторна стена в клетките, вътрешно се нанасятThe essence of the device is that on the extreme opposite and parallel walls of the first and last cells of the transducer, as well as on each parallel to them dividing the insulating wall into the cells, are internally applied
(формират) метални диамагнитни елктродни плоскости с равно надлъжно сечение, но по-малко от изолаторната основа. Така вътрешността на преобразувателя се превръща в линейна, обемна система от последователно наредени плоски електрически кондензатори. Те могат да се свържат помежду си последователно, паралелно или комбинирано чрез проводници, скрити в изолаторния корпус. Крайните им изводи са свързани към крайните колектори на преобразувателя. Пространството между електродните метални диамагнитни плоскости на преобразувателя е запълнено със сменяем, наноразмерен, композитен, прахообразен материал, имащ изолационни и феромагнитни свойства. Този материал е дискретният изолатор в линейно обемната система от плоски електрически кондензатори на преобразувателя. От крайните му колектори са изведени навън изолирани електрически проводници. Те са свързани към консуматор на електрическа енергия. В пространството над преобразувателя е разположен сменяем и управляем радиоактивен източник, генериращ радиационно лъчение от α-, β- и γ-лъчи. Те могат да бъдат с различна интензивност на създаваното от тях радиационно поле. Източникът е поставен и закрепен в защитна камера, свързана чрез вакуумно-херметично връзка с горната открита плоскост на защитния кожух, в който е заложен корпусът на преобразувателя. Защитната камера е е подвижно дъно (бленда), което спира или пропуска радиационното лъчение към преобразувателя чрез горната открита плоскост. В направените странични отвори в защитния кожух на преобразувателя, направен от диамагнитен материал, са поставени магнитните полюси на електромагнит, създаващ въздействащото магнитно поле. Този електромагнит е разположен външно и разглобяемо спрямо защитния кожух и неговите магнитни полюси преминават през страничните му отвори. Те се допират външно е челата си до крайните странични изолационни стени на първата и последна клетка на преобразувателя. Напречното сечение на магнитните полюси покрива или е по-голямо от това на крайните колектори на преобразувателя. Бобините на електромагнита са свързани последователно помежду си и към изводите от крайните колектори на преобразувателя чрез PID устройство (9) за регулиране, което също е включено към изводите от крайните колектори.(forming) metallic diamagnetic electrode plates having an equal longitudinal section but less than the insulator base. In this way, the inside of the converter becomes a linear, volumetric system of sequentially ordered flat electric capacitors. They may be connected in series, in parallel or in combination by means of wires concealed in the insulator enclosure. Their terminal leads are connected to the terminal collectors of the converter. The space between the electrode metal diamagnetic panels of the transducer is filled with a replaceable, nanosized, composite, powder material having insulating and ferromagnetic properties. This material is the discrete insulator in the linear-volume system of flat electrical capacitors of the converter. Insulated electrical conductors are pulled out from its end collectors. They are connected to a consumer of electricity. In the space above the transducer is a replaceable and controllable radioactive source that generates radiation from α-, β- and γ-rays. They can be of varying intensity on the radiation field they create. The source is placed and secured in a protective chamber connected by a vacuum-tight connection to the upper open surface of the protective housing in which the transducer housing is housed. The protection chamber is a movable bottom (aperture) that stops or transmits radiation to the transducer through the upper open plane. Magnetic poles of an electromagnet creating the impacting magnetic field are placed in the side openings in the transducer housing made of diamagnetic material. This electromagnet is located externally and disassembled with respect to the protective casing and its magnetic poles pass through its side openings. They touch externally their foreheads to the extreme side insulation walls of the first and last cells of the transducer. The cross section of the magnetic poles covers or is larger than that of the converter end manifolds. The solenoid coils are connected in series to the terminals of the converter end collectors by means of a PID control device (9), which is also connected to the terminals of the end collectors.
Технологичните предимства и получаваните ефекти от реализацията на предложените метод и устройство за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа са: започва се с една опростена в технологично отношение операция по изграждане на обемна система от последователно подредени плоски електрически кондензатори. За дискретен изолатор в тях е поставен сменяем, наноразмерен, сThe technological advantages and the resulting effects of the implementation of the proposed method and device for direct conversion of radiation energy into electrical are: it begins with a technologically simplified operation to build a volumetric system of sequentially arranged flat electrical capacitors. For the discrete insulator, they are interchangeable, nanosized, with
композитен строеж и кластерна структура материал, имащ обединени изолационни и феромагнитни свойства. Така изградена, обединената обемна кондензаторна система се нарича преобразувател. Подложен на комбинирано, управляемо и проникващо в обема му въздействие от радиационна енергия от α-, β- и γ-лъчи и от магнитно поле се постига обемно взаимодействие между всяка частица на дискретния изолатор е тях и помежду им. От този момент дискретният изолатор започва да изпълнява основната си функция (ефект) в процеса на преобразуване на радиационната енергия в електрическа, независимо от това какъв вид е лъчението - α, β или γ, генерирано от радиоактивнияcomposite construction and cluster structure material having combined insulation and ferromagnetic properties. The integrated capacitor system of this type is called a converter. Subjected to a combined, controllable and permeable in its volume effect of radiation energy from α-, β- and γ-rays and from a magnetic field, a volumetric interaction between each particle of the discrete insulator is between them and between them. From now on, the discrete insulator begins to perform its main function (effect) in the process of converting radiation energy into electrical energy, regardless of the type of radiation - α, β, or γ, generated by the radioactive
източник. Тази универсалност на процеса (ефект) на преобразуване в кондензаторната система, т.е. преобразувателя, от един вид енергия в друг, се дължи на ефекта на обемно превръщане на дискретния изолатор в суперхетерогенна, заредена, поляризирана, магнитноелектрическа, диполна и управляема (ефект) система за всеки отделен кондензатор на преобразувателя. Полученият ефект на универсалност в преобразуването означава и универсалност (ефект) в избора на вида на радиоактивния източник, служещ за носител на радиационна енергия. Управляемостта на обемното трансформиране на дискретния изолатор в суперхетерогенна система е динамичноsource. This versatility of the process (effect) of conversion into the condenser system, i. The converter, from one type of energy to another, is due to the effect of the volumetric conversion of the discrete insulator into a super heterogeneous, charged, polarized, magnetoelectric, dipole and controllable (effect) system for each individual converter capacitor. The resulting effect of versatility in transformation also means versatility (effect) in the choice of the type of radioactive source used as a carrier of radiation energy. The controllability of the volumetric transformation of the discrete isolator into a superheterogeneous system is dynamic
(ефект) за всяка отделна частица от него. Тя едновременно се зарежда, поляризира и ориентира чрез завъртане в обемното междуелектродно пространство на кондензатора, където е проникнало комбинираното въздействие. Това рязко повишава коефициента на превръщане (КПД) от една енергия в друга (ефект) достигащ > 90%. За тази висока стойност на КПД помагат още два ефекта. Единият е способността на наноразмерния дискретен изолатор да акумулира голям брой електрическ товари в единица обем, когато е облъчен с радиационно лъчение, а вторият ефект е, че по своята електрическа същност получаваната обемна, суперхетерогенна, заредена, поляризирана и управляема система, имаща наноразмерна структура, представлява система от последователно(effect) for each individual particle of it. It is simultaneously charged, polarized, and oriented by rotating into the volumetric inter-electrode space of the capacitor where the combined effect has penetrated. This dramatically increases the conversion factor (efficiency) from one energy to another (effect) by> 90%. Two more effects help to achieve this high CPA value. One is the ability of the nanoscale discrete insulator to accumulate a large number of electrical loads per unit volume when irradiated, and the second effect is that, in its electrical nature, the resulting bulk, superheterogeneous, charged, polarized and controllable structure having a nanoscale is a system of sequential
свързани и заредени плоски електрически кондензатори. Те запълват изолаторния обем на всеки предварително изграден кондензатор в преобразувателя. Такъв кондензатор, наречен магнитнодиполен суперхетерогенен, е управляем (ефект) както по отношение на зареждане с електрически товари, така и за извличане на натрупаната енергия от него. Реализира се (ефект) чрез промяна на коефициента на поляризация на дискретния изолатор, т.е. на електрическата му възприемчивост, зависеща функционално от интензитета на въздействащото магнитно поле.connected and charged flat electrical capacitors. They fill the insulator volume of each pre-built capacitor in the converter. Such a capacitor, called magnetically dipole superheterogene, is controllable (effect) both in terms of charging electric loads and in extracting the accumulated energy from it. (Effect) is realized by changing the polarization coefficient of the discrete isolator, i. of its electrical susceptibility, which depends functionally on the intensity of the impacting magnetic field.
Описание на приложените фигуриDescription of the attached figures
На фиг. 1 е показано едно примерно изпълнение на устройството, реализиращо изобретението в общ вид и частични разрези. На фиг. 2 е показан схематично в увеличен вид дискретен изолатор, намиращ се между електродните плоскости на един кондензатор, трансформиран в суперхетерогенна, заредена, поляризирана и ориентирана система в резултат на комбинираното въздействие.In FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the device embodying the invention in general and partial sections. In FIG. 2 is a schematic representation of an enlarged discrete insulator located between the electrode plates of a capacitor transformed into a superheterogeneous, charged, polarized and oriented system as a result of the combined effect.
Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention
Методът съгласно изобретението се състои в следното: изграждане на обемна система 1 от плоски електрически кондензатори, 11 на брой, с общ обем междуThe method according to the invention consists in the following: construction of a volume system 1 of flat electrical capacitors, 11 in number, with a total volume between
електродните метални диамагнитни плоскости 220 см . Дебелината на разглобяемите изолаторни основи - стени 18, 19 в клетките е 3 мм. Срещуположните електродни метални диамагнитни плоскости 2, 3 се нанасят върху стените 18, 19 вътрешно по плазмен спрей метод. Материалът може да бъде мед, алуминий, молибден, волфрам и др. Дебелина им е от 0,4 до 0,8 мм след полиране. В долния и горния край на изолаторните основи двустранно остава ивица от непокрит изолатор. Така подготвени, изолаторните стени 18, 19 се поставят в изолаторно дъно с канали, а отгоре се притискат (фиксират) с рамка с канали. Чрез проводници 15 скрити в корпуса на изолаторното тяло кондензаторите се свързват паралелно спрямо колекторите 3. В полученото пространство между електродните плоскости 2, 3 на всеки кондензатор за дискретен изолатор между тях се поставя наноразмерен от 50 до 150 нм кластерен, композитен, прахообразен материал 4, притежаващ външна изолаторна зона получена от силициев диоксид и вътрешна - от феромагнитни чисти метали и сплави като желязо, никел, кобалт, магнетит и др., които могат да са покрити външно със злато. Изградената по този начин обемна система от кондензатори, наречена преобразувател 1 се поставя в защитен кожух 16, изработен също от метален диамагнитен материал, имащ в срещуположните и успоредни стени отвори 17. При поставянето в защитнияelectrode metal diamagnetic panels 220 cm. The thickness of the detachable insulator base - walls 18, 19 in the cells is 3 mm. The opposite electrode metal diamagnetic panels 2, 3 are applied to the walls 18, 19 internally by a plasma spray method. The material may be copper, aluminum, molybdenum, tungsten and more. They are 0.4 to 0.8 mm thick after polishing. A strip of uncovered insulator remains bilaterally at the lower and upper ends of the insulator bases. Thus prepared, the insulating walls 18, 19 are placed in an insulating bottom with grooves and pressed against the top with a groove frame. Through the conductors 15 hidden in the housing of the insulator body, the capacitors are connected in parallel to the collectors 3. In the space obtained between the electrode plates 2, 3, a nano-sized 50 to 150 nm cluster, composite, powder material 4 is placed between them, having an external insulation zone obtained from silica and an inner one made of ferromagnetic pure metals and alloys such as iron, nickel, cobalt, magnetite, etc., which may be coated externally with gold. The volume capacitor system thus constructed, called converter 1, is placed in a protective housing 16, also made of metallic diamagnetic material, with openings 17 in opposite and parallel walls.
кожух 16 се осигурява вътрешна електрическа връзка между проводниците 15 и 24, свързани към колекторите 3. Кожухът 16 е отлят от олово с добавъчни примеси и е открит заедно с преобразувателя 1 в горната плоскост 11. Поставяме в отворите 17 на кожуха 16 магнитните полюси 22 така, че да се допират с челата си към външната плоскост на стените 18. След това върху стъблата монтираме бобините 23 и затваряме механически магнитопровода на електромагнита 8 към магнитните полюси 22. Върху така оформения преобразувател 1 провеждаме тестови изпитания с въздействащото магнитно поле 7 чрез външно захранване на бобините 23 и покрита със стъкло плоскостhousing 16 provides an internal electrical connection between the wires 15 and 24, connected to the collectors 3. The housing 16 is cast from lead with additives and is found together with the converter 1 in the upper plane 11. We place magnetic poles 22 in the openings 17 of the housing 16 to touch the outer plane of the walls with their foreheads 18. We then mount the bobbins 23 on the stems and mechanically close the magnetic core of the electromagnet 8 to the magnetic poles 22. We perform test tests on the transducer 1 thus designed o magnetic field 7 by an external power supply to the coils 23 and covered with a glass plate
11. Трябва да наблюдаваме динамика и поляризационно ориентиране на дискретния изолатор 5 във всеки обем от кондензаторите при промяна на подаваното напрежение към бобините (23). Това означава, че магнитните силови линии 12 на създаваното въздействащо магнитно поле 7 прониква в целия обем, т.е., че магнитните линии се затварят между двата му полюса 22. Измерваме и отчитаме при този резултат напрежението към бобините 23 и тока през тях. Изключваме външното захранване, при което дискретният изолатор 5 трябва да се деполяризира. Свързваме бобините 23 последователно една на друга и ги подключваме към PID регулиращо устройство 9, а него - към изводите 24 от колекторите 3. В специализиран участък се провежда зареждане на камерата 20 със сменяем радиоактивен източник 6, генериращ α-, β- и γлъчи. При затворено дъно 21 се извършва дозиметричен контрол за защита от проникване на радиационно лъчени в околното пространство в близост до камерата 20. Последващата операция, при установена съгласно приетите международни норми радиационна защита, е монтиране на камерата 20 към кожуха 16 чрез вакуумно херметична връзка. С помощта на дистанционно управляемо устройство (не показано в примерното изпълнение) се отваря напълно дъното 21 и се провежда втори дозиметричен контрол за липса или наличие на проникване на радиационно лъчение в11. We must observe the dynamics and polarization orientation of the discrete insulator 5 in each volume of capacitors as the supply voltage to the coils changes (23). This means that the magnetic force lines 12 of the generated impacting magnetic field 7 penetrate the entire volume, that is, the magnetic lines close between its two poles 22. We measure and read the voltage to the coils 23 and the current through them. We exclude external power supply, where the discrete insulator 5 must be depolarized. We connect the coils 23 in series with each other and connect them to the PID control unit 9 and it to the terminals 24 of the collectors 3. In a specialized section, the chamber 20 is being charged with a replaceable radioactive source 6 generating α-, β- and γ-rays. When the bottom 21 is closed, dosimetric control is carried out to protect against radiation penetration into the vicinity of the chamber 20. The subsequent operation, in accordance with established radiation protection standards, is to mount the chamber 20 to the housing 16 by means of a vacuum-tight connection. By means of a remote-controlled device (not shown in the exemplary embodiment), the bottom 21 is completely opened and a second dosimetric control is performed for the absence or presence of radiation penetration in
околното пространство. Когато не се налага допълнителна работа по радиационната защита, към изводите 24 се свързва консуматора 25. Позиционираме PID устройството за поддържане на нужното за консуматора 25 напрежение. Батерията, образувана от кондензаторите на преобразувателя 1 започва да се зарежда с електрически товари от радиационните лъчения на α-, β- и γ-лъчи, а магнитното поле 7 чрез PID устройство 9 поддържа нужния му интензитет, т.е. напрежението към бобините 23. По този начин се регулира електрическата възприемчивост на дискретния изолатор 5 (коефициента на поляризация) и постоянство по стойност на подаваното напрежение към консуматораthe surrounding space. When no additional radiation protection work is required, the consumer 25 is connected to the terminals 24. We position the PID to maintain the voltage required for the consumer 25. The battery formed by the capacitors of transducer 1 begins to be charged with electrical loads by the radiation radiation of α-, β- and γ-rays, and the magnetic field 7 through the PID device 9 maintains the required intensity, ie. voltage to the coils 23. This regulates the electrical susceptibility of the discrete insulator 5 (polarization coefficient) and the constant value of the voltage applied to the consumer.
Устройството, съгласно примерното изпълнение на изобретението, показано на фиг. 1 е следното: ограничен от изолаторни стени преобразувател 1 има вътрешно линейно клетъчно оформление. Клетките са подредени линейно и последователно една на друга. Те имат еднакво напречно и надлъжно сечение, а дебелината им е много помалка от дълбочината и широчината. Така построен, преобразувателят 1 е поставен чрез вакуумно херметична връзка в защитен кожух 16. В него в две от успоредните и срещуположни стени са направени отвори 17. Кожухът и преобразувателят 1 са открити в горната си плоскост 11. Съгласно изобретението върху срещуположните и успоредни стени 18 на първата и последната клетка на преобразувателя 1, както и върху изолаторните преградни стени 19 са оформени вътрешно метални диамагнитни електродни плоскости 2 и 3, наречени крайни колектори. Сечението на електродните плоскости е по-малко от изолаторните им основи. Вътрешността на преобразувателя 1 става линейна и обемна система от последователно наредени плоски електрическиThe apparatus according to the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 1 is the following: transducer 1 bounded by insulator walls has an internal linear cellular layout. The cells are arranged in a linear and consecutive manner. They have the same cross-section and longitudinal section, and their thickness is much smaller than the depth and width. Thus constructed, converter 1 is mounted by vacuum-tight connection in a protective casing 16. In it, openings are made in two of the parallel and opposite walls 17. The casing and the converter 1 are found in their upper plane 11. According to the invention, on opposite and parallel walls 18 on the first and last cells of transducer 1, as well as on the insulating partition walls 19, internally metallic diamagnetic electrode panels 2 and 3, called end collectors, are formed. The cross section of the electrode plates is smaller than their insulator bases. The inside of converter 1 becomes a linear and volumetric system of sequentially ordered flat electric
кондензатори. Те са свързани последователно, паралелно, а може и комбинирано спрямо колекторите 3 чрез скрити в корпуса проводници 15. Тези плоски кондензатори съответстват на броя на клетките в преобразувателя 1. В пространството междуcapacitors. They are connected in series, in parallel, and possibly combined with the collectors 3 by means of conductors hidden in the housing 15. These flat capacitors correspond to the number of cells in the converter 1. In the space between
металните диамагнитни електродни плоскости 2 на клетките, т.е. плоските електрически кондензатори, е запълнено със сменяем, наноразмерен, композитен прахообразен материал 4. Последният представлява дискретен (образуван от отделни частици) изолатор 5 на преобразувателя!. От крайните му колектори 3 са изведени навън изолирани електрически проводници 24, към които е свързан консуматор 25.the metal diamagnetic electrode panels 2 of the cells, i. flat electrical capacitors, is filled with replaceable, nanosized, composite powder material 4. The latter is a discrete (formed by individual particles) insulator 5 of the converter !. From its end collectors 3 are isolated electrical wires 24 to which a consumer 25 is connected.
В пространството над преобразувателя 1 е разположен сменяем радиоактивен източник 6, генериращ радиационно лъчение от α-, β- и γ-лъчи е малка, средна или голяма стойност на интензивност на създаваното радиационно поле. Източникът 6 еIn the space above transducer 1 is a replaceable radioactive source 6 that generates radiation from α-, β- and γ-rays, which is a small, medium or large value of the intensity of the generated radiation field. Source 6 is
поставен в защитна камера 20, свързана чрез вакуумно херметична връзка е горната плоскост на корпуса на защитния кожух 16. В него е поставен преобразувателят 1.placed in a protective chamber 20 connected by a vacuum-tight connection is the upper plane of the housing of the protective housing 16. It houses the transducer 1.
Дъното 21 на камерата 20 е подвижно и дистанционно управляемо за пропускане или спиране на радиационното лъчение от източника 6 към преобразувателя 1. В страничните отвори 17 на защитния кожух 16 са поставени магнитните полюси 22 на електромагнита 8, разположен външно спрямо кожуха 16 и преобразувателя 1. Полюсите 22 преминават през страничните отвори 17 в кожуха 16 и се допират външно до крайните странични изолационни стени 18 на първата и последната клетка в преобразувателя 1. Напречното сечение на магнитните полюси 22 покрива или е по голямо от това на колекторите 3. Върху телата на полюсите 22 са поставени бобинитеThe bottom 21 of the chamber 20 is movable and remotely controlled for transmitting or stopping the radiation from the source 6 to the converter 1. In the side openings 17 of the protective housing 16 are placed the magnetic poles 22 of the electromagnet 8, located externally to the housing 16 and the converter 1. The poles 22 pass through the side openings 17 in the housing 16 and touch externally the end side insulation walls 18 of the first and last cells in the transducer 1. The cross section of the magnetic poles 22 covers or is larger than that. and collectors 3. On the bodies of 22 poles are placed coils
23, като полюсите 22 са затворени механически с магнитопровода на електромагнит 8. Бобините 23 са свързани последователно една на друга и към P1D устройството, което е свързано към изводите 24.23, the poles 22 being closed mechanically by the electromagnet magnet 8. The coils 23 are connected in series to each other and to the P1D device, which is connected to the terminals 24.
Приложение на изобретениетоApplication of the invention
Подготвената за експлоатация батерия - акумулатор 1 се свързва чрез проводниците 24 към консуматор 25, който може да представлява постояннотоков двигател, изискващ определено по стойност постоянно напрежение. Чрез PIDThe ready-to-use battery-battery 1 is connected via wires 24 to a consumer 25, which may be a DC motor requiring a constant DC voltage. Through PID
устройството (9) се подбират необходимите параметри, осигуряващи това постоянство.the device (9) is selected with the necessary parameters to ensure this constancy.
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG110821A BG66599B1 (en) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy |
PCT/BG2011/000020 WO2012083392A1 (en) | 2010-12-21 | 2011-10-31 | Method and device for the direct conversion of radiation energy into electrical energy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG110821A BG66599B1 (en) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG110821A true BG110821A (en) | 2011-07-29 |
BG66599B1 BG66599B1 (en) | 2017-08-31 |
Family
ID=45877080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG110821A BG66599B1 (en) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
BG (1) | BG66599B1 (en) |
WO (1) | WO2012083392A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114203330A (en) * | 2021-12-13 | 2022-03-18 | 中国核动力研究设计院 | Ultrathin nickel-63 radiation source and preparation method and application thereof |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112863727B (en) * | 2020-12-24 | 2023-03-17 | 吉林大学 | Nuclear battery and method for providing electric energy |
CN112750547B (en) * | 2021-01-29 | 2024-07-26 | 厦门大学 | Radiation voltage electrochemical radioactive isotope battery |
CN114628053B (en) * | 2021-09-02 | 2024-08-23 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | Nuclear power station energy supplementing and utilizing device |
CN114300170B (en) * | 2022-02-16 | 2024-10-22 | 南华大学 | Magnetic seal radiation article safety storage device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1356096A1 (en) * | 1984-08-06 | 1987-11-30 | Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Комплектного Электропривода | Arrangement for protecting conductor from current overloads |
RU2145129C1 (en) * | 1997-03-25 | 2000-01-27 | Яковлев Вадим Аврамович | Nuclear power cell |
US6911716B2 (en) * | 2002-09-09 | 2005-06-28 | Lucent Technologies, Inc. | Bipolar transistors with vertical structures |
FR2889371A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-02 | Commissariat Energie Atomique | DEVICE FOR CONVERTING MECHANICAL ENERGY IN ELECTRIC ENERGY BY CYCLE OF ELECTRICAL LOADS AND DISCHARGES ON THE CONNECTORS OF A CAPACITOR |
-
2010
- 2010-12-21 BG BG110821A patent/BG66599B1/en unknown
-
2011
- 2011-10-31 WO PCT/BG2011/000020 patent/WO2012083392A1/en active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114203330A (en) * | 2021-12-13 | 2022-03-18 | 中国核动力研究设计院 | Ultrathin nickel-63 radiation source and preparation method and application thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BG66599B1 (en) | 2017-08-31 |
WO2012083392A1 (en) | 2012-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bormashov et al. | High power density nuclear battery prototype based on diamond Schottky diodes | |
BG110821A (en) | Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy | |
US20130302650A1 (en) | Self-recharging direct conversion electrical energy storage device and method | |
US3939366A (en) | Method of converting radioactive energy to electric energy and device for performing the same | |
CN107945901B (en) | Quantum dot beta volt battery | |
US9824785B1 (en) | Energy conversion with stacks of nanocapacitors | |
Zhang et al. | Betavoltaic effect in titanium dioxide nanotube arrays under build-in potential difference | |
US20180034043A1 (en) | Self-recharging direct conversion electrical energy storage device and method | |
US20240062921A1 (en) | Structured Plasma Cell Energy Converter For A Nuclear Reactor | |
KR102320946B1 (en) | Supercapacitor and method of its construction | |
US10672564B2 (en) | Electret energy storage system | |
Popa-Simil et al. | Nano hetero nuclear fuel structure | |
CN105023626B (en) | Magneto separate electronic type nuclear battery | |
US20220115158A1 (en) | Self-recharging direct conversion electrical energy storage method | |
RU2660819C1 (en) | Method of manufacturing a super-capacitor electrode | |
CN112863727B (en) | Nuclear battery and method for providing electric energy | |
EP3401921A1 (en) | An electric generator and a method for generating electricity | |
US9721692B2 (en) | System and method for generating electricity from radioactive isotopes | |
CN110473647B (en) | Net-shaped supporting film source direct-charging isotope battery | |
WO2019113842A1 (en) | Quantum dot betavoltaic battery | |
RU2608058C1 (en) | Beta-voltaic semiconductor electric energy generator | |
Dhobi et al. | SCATTERING OF FREE ELECTRONS WITH HYDROGEN ATOMS IN PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELL. | |
AU2011100705A4 (en) | Array Structures for Field-Assisted Positron Moderation | |
GB2484028A (en) | Power-Scalable Betavoltaic Battery | |
US20120261639A1 (en) | Structures for radiation detection and energy conversion using quantum dots |