JPH11168244A - Uranium semiconductor element, its device, and generation facility - Google Patents

Uranium semiconductor element, its device, and generation facility

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JPH11168244A
JPH11168244A JP9334351A JP33435197A JPH11168244A JP H11168244 A JPH11168244 A JP H11168244A JP 9334351 A JP9334351 A JP 9334351A JP 33435197 A JP33435197 A JP 33435197A JP H11168244 A JPH11168244 A JP H11168244A
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JP
Japan
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uranium
semiconductor device
based semiconductor
conductivity
low
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JP9334351A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihisa Shirakawa
利久 白川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To use, for example, a radioactive waste as a heat source, by adding a pentavalent impurity such as antimony, bismuth, and phosphor to metal uranium for forming it in (n) type. SOLUTION: A semiconductor device 1A is constituted by joining or bringing a pair of upper and lower, flat-plate or film y electrodes 3a and 3b to or into contact with a flat-plate or film y uranium semiconductor element 2A that is formed on an n-type semiconductor by adding a pentavalent impurity such as antimony, bismuth, or phosphor to metal uranium and joining or bringing a pair of upper and lower pyrogenic conduction electric insulators 4a and 4b to or into contact with the electrodes 3a and 3b. Then, for example, when heat is inputted from the outer surface of the insulator 4a, the heat is inputted to the element 2A via the insulator 4a. The heat input is performed efficiently and at the same time the temperature of the upper surface side of the element 2A increases while that of the lower surface side decreases, thus generating a temperature difference. As a result, electricity is generated in the element 2A and is outputted from electric wires 6a and 6b of the electrodes 3a and 3b toward outside.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属ウランや酸化
ウラン、またはウラン化合物からなるウラン系半導体素
子、そのデバイスおよび発電設備に関する。
The present invention relates to a uranium-based semiconductor element comprising uranium metal, uranium oxide, or a uranium compound, a device thereof, and a power generation facility.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体の中には、その両端に温
度差が生ずると電気が発生するという性質を有するもの
があるので、この性質を利用して熱から電気へ変換させ
る手段の1つとしてこの種の半導体を用いることが可能
である。
2. Description of the Related Art In general, some semiconductors have a property that electricity is generated when a temperature difference occurs between both ends thereof. One of means for converting heat into electricity by utilizing this property is known. It is possible to use this kind of semiconductor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に原子
力発電所からは使用済燃料等多くの使用済放射性物質が
発生するが、これら使用済放射性物質からは、熱と同時
にガンマ線等の放射線が放射されているので、上記した
半導体による熱から電気への変換を原子力発電施設に応
用しようとする場合には、このガンマ線を遮蔽しながら
管理する必要があると共に、放射性廃棄物を熱源とする
のに適した特殊な半導体素子またはそのデバイスの開発
が必要である。
Generally, nuclear power plants generate a lot of spent radioactive materials such as spent fuels, and these spent radioactive materials emit radiation such as gamma rays simultaneously with heat. Therefore, when applying the above-mentioned conversion from heat to electricity by a semiconductor to a nuclear power generation facility, it is necessary to manage while shielding this gamma ray, and it is suitable to use radioactive waste as a heat source. It is necessary to develop a special semiconductor element or its device.

【0004】すなわち、精密な電子制御用半導体素子で
は、例えばウランからのアルファ線が照射されると、半
導体の材質を変えてしまうので適切ではないが、熱から
電気への変換のための熱伝達半導体の分野では、電子の
精密制御ではないので、ウランの利用が可能である。
That is, in a precision electronic control semiconductor device, for example, when irradiated with alpha rays from uranium, the material of the semiconductor is changed, which is not appropriate. However, heat transfer for converting heat to electricity is not suitable. In the field of semiconductors, uranium can be used because it is not precision control of electrons.

【0005】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、放射性廃棄物等を熱源とするこ
とが可能な熱電変換用のウラン系半導体素子、そのデバ
イスおよび発電設備を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a uranium-based semiconductor element for thermoelectric conversion capable of using radioactive waste or the like as a heat source, a device thereof, and a power generation facility. To provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るウ
ラン系半導体素子は、金属ウランにアンチモン、ビスマ
スもしくはリン等の5価の不純物を添加してn型に形成
されてなることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a uranium-based semiconductor device formed of n-type by adding a pentavalent impurity such as antimony, bismuth, or phosphorus to metallic uranium. And

【0007】請求項2の発明に係るウラン系半導体素子
は、金属ウランにタリウム、インジウムもしくはアルミ
ニウム等の3価の不純物を添加してp型に形成されてな
ることを特徴とする。
A uranium-based semiconductor device according to a second aspect of the present invention is characterized in that it is formed of p-type by adding trivalent impurities such as thallium, indium or aluminum to uranium metal.

【0008】請求項3の発明に係るウラン系半導体素子
は、硫化ウラン、窒化ウランまたは珪化ウラン等のウラ
ン化合物に、5価もしくは3価の金属、またはその化合
物の不純物を添加してなることを特徴とする。
A uranium-based semiconductor device according to a third aspect of the present invention is characterized in that a uranium compound such as uranium sulfide, uranium nitride or uranium silicide is added with a pentavalent or trivalent metal or an impurity of the compound. Features.

【0009】これら請求項1〜3の発明によれば、金属
ウランまたはウラン化合物は、5価の不純物から余分な
電子の供給を受けるn型半導体素子に形成され、あるい
は3価の不純物から余分な正孔の供給を受けるp型半導
体素子に形成されるが、これら電気伝導に寄与する電子
または正孔の量が多いので、熱から電気への変換効率が
高い。
According to the first to third aspects of the present invention, the metal uranium or the uranium compound is formed in the n-type semiconductor element which receives the supply of extra electrons from the pentavalent impurity, or the uranium metal or the uranium compound is converted from the trivalent impurity. Although formed in a p-type semiconductor element to which holes are supplied, since the amount of electrons or holes contributing to electric conduction is large, the conversion efficiency from heat to electricity is high.

【0010】また、金属ウランまたはウラン化合物はそ
の質量が非常に大きいので、ガンマ線を遮蔽する能力が
大きいという特徴がある。このために、金属ウランまた
はウラン化合物を使えば、ガンマ線の遮蔽材を別段設け
ることなく、ウラン系半導体素子から電力を得ることが
できる。
[0010] In addition, since uranium metal or a uranium compound has a very large mass, it is characterized in that it has a high ability to shield gamma rays. For this reason, if metal uranium or a uranium compound is used, power can be obtained from the uranium-based semiconductor element without separately providing a gamma ray shielding material.

【0011】請求項4の発明に係るウラン系半導体素子
は、請求項1または2記載の金属ウラン、あるいは請求
項3記載のウラン化合物が濃縮ウランであることを特徴
とする。
A uranium-based semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that the uranium metal according to the first or second aspect or the uranium compound according to the third aspect is enriched uranium.

【0012】請求項5の発明に係るウラン系半導体素子
は、請求項1または2記載の金属ウラン、あるいは請求
項3記載のウラン化合物は、プルトニウムを混合してな
ることを特徴とする。
A uranium-based semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the metal uranium according to the first or second aspect or the uranium compound according to the third aspect is obtained by mixing plutonium.

【0013】これら請求項4,5の発明によれば、金属
ウランまたはウラン化合物が濃縮ウランであり、あるい
はプルトニウムを混合または混晶しているので、これら
ウラン系半導体素子自体を発熱体とすることができる。
このために、半導体素子自体に大きな温度差を設けるこ
とができるので、熱から電気への変換効率を向上させる
ことができる。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, since the metal uranium or the uranium compound is enriched uranium or contains a mixed or mixed crystal of plutonium, the uranium-based semiconductor element itself is used as a heating element. Can be.
For this reason, since a large temperature difference can be provided in the semiconductor element itself, the conversion efficiency from heat to electricity can be improved.

【0014】請求項6の発明に係るウラン系半導体素子
は、金属ウランを水素化、弗素化または酸素化してなる
アモルファスに、アンチモン、ビスマスもしくはリン等
の5価の不純物を添加してn型に形成されてなることを
特徴とする。
A uranium-based semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention is an n-type semiconductor obtained by adding a pentavalent impurity such as antimony, bismuth or phosphorus to an amorphous material obtained by hydrogenating, fluorinating or oxygenating metal uranium. It is characterized by being formed.

【0015】請求項7の発明に係るウラン系半導体素子
は、金属ウランを水素化、弗素化または酸素化してなる
アモルファスに、タリウム、インジウムもしくはアルミ
ニウム等の3価の不純物を添加してp型に形成されてな
ることを特徴とする。
A uranium-based semiconductor device according to a seventh aspect of the present invention is a p-type uranium element obtained by adding a trivalent impurity such as thallium, indium or aluminum to an amorphous substance obtained by hydrogenating, fluorinating or oxygenating metallic uranium. It is characterized by being formed.

【0016】これら請求項6,7の発明によれば、金属
ウランを水素化、弗素化または酸素化したアモルファス
は3価または5価の不純物を容易に取り込むことができ
るので、その不純物の添加量を最適量に容易に制御する
ことができ、最適の半導体素子を製造することができ
る。
According to the sixth and seventh aspects of the present invention, the amorphous, which is obtained by hydrogenating, fluorinating or oxygenating metallic uranium, can easily take in trivalent or pentavalent impurities. Can be easily controlled to an optimal amount, and an optimal semiconductor element can be manufactured.

【0017】請求項8の発明に係るウラン系半導体素子
は、請求項1,2,4,5,6,7記載の金属ウラン
を、酸化ウランに置換してなることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a uranium-based semiconductor device, wherein the metal uranium according to the first, second, fourth, fifth, sixth and seventh aspects is replaced with uranium oxide.

【0018】この請求項8の発明によれば、酸化ウラン
は熱伝導度が低いので、大きな温度差を得ることができ
るから、熱から電気への変換効率が高い。しかし、酸化
ウランは電気伝導度が低いので熱から電気への変換効率
が低い。したがって、この酸化ウラン半導体素子の電気
伝導度を高める工夫をすることにより熱から電気への変
換効率を大きくすることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, uranium oxide has a low thermal conductivity, so that a large temperature difference can be obtained, and therefore, the conversion efficiency from heat to electricity is high. However, uranium oxide has low electrical conductivity, and therefore has low efficiency in converting heat to electricity. Therefore, by contriving to increase the electrical conductivity of the uranium oxide semiconductor device, the conversion efficiency from heat to electricity can be increased.

【0019】そして、酸化ウランの4価のウランが5価
の金属と置換されると電子が1個余分になり、この電子
により電気伝導が高まる。その結果、熱から電気への変
換効率が向上する。
When the tetravalent uranium of the uranium oxide is replaced by a pentavalent metal, one extra electron is added, and this electron enhances electric conduction. As a result, the conversion efficiency from heat to electricity is improved.

【0020】また、酸化ウランの4価のウランが3価の
金属と置換されると電子が1個不足し、これが正孔とな
って正の電荷を持った粒子と同じ作用を持つので、電気
伝導が高まる。その結果、熱から電気への変換効率が向
上する。
When the tetravalent uranium of the uranium oxide is replaced by a trivalent metal, one electron is deficient, which becomes a hole and has the same action as a positively charged particle. Conduction increases. As a result, the conversion efficiency from heat to electricity is improved.

【0021】そして、酸化ウランを水素化または弗素化
したアモルファスに、不純物を添加した半導体素子につ
いては、酸化ウランを水素化または弗素化したアモルフ
ァスが半導体素子にするための不純物を容易に取り込む
ことができるので、不純物添加量を最適量に容易に制御
することができる。その結果、熱から電気への変換効率
を向上させることができる。
In the case of a semiconductor element in which an impurity is added to an amorphous substance obtained by hydrogenating or fluorinating uranium oxide, the amorphous element obtained by hydrogenating or fluorinating uranium oxide can easily incorporate impurities for forming a semiconductor element. Therefore, the amount of impurity addition can be easily controlled to an optimum amount. As a result, the conversion efficiency from heat to electricity can be improved.

【0022】さらに、酸化ウラン半導体素子、または酸
化ウランを水素化または弗素化したアモルファス半導体
素子の粒子表面を、黒鉛、タングステン、酸化レニュー
ム等の高融点かつ高電気伝導の物質の膜で被覆し、粒径
の異なる複数種を混合し、加圧成形等により一体成形し
てなるウラン系半導体の場合については、酸化ウラン半
導体素子で生じた電気は、黒鉛、タングステン、酸化レ
ニューム等の高融点かつ高電気伝導の物質の被覆膜を容
易に通過することができる。また、高温側で生じた電気
は高電気伝導の物質の被覆膜を通って低温端電極に容易
に達することができる。このために、電気を電極から外
部へ容易に取り出すことができる。
Further, the surface of the particles of the uranium oxide semiconductor element or the amorphous semiconductor element obtained by hydrogenating or fluorinating uranium oxide is coated with a film of a material having a high melting point and high electric conductivity such as graphite, tungsten, and renewal oxide, In the case of a uranium-based semiconductor obtained by mixing a plurality of types having different particle diameters and integrally forming the same by pressure molding or the like, electricity generated by the uranium oxide semiconductor element has a high melting point and a high melting point such as graphite, tungsten, and renewal oxide. It can easily pass through a coating film of an electrically conductive substance. In addition, electricity generated on the high temperature side can easily reach the low-temperature end electrode through the coating film of a material having high electrical conductivity. For this reason, electricity can be easily taken out from the electrode to the outside.

【0023】さらに、この酸化ウラン半導体素子は、そ
の粒径の異なる複数種を混合したことにより、これら粒
子の充填密度を高めることができるので、発生電力量を
増大させることができると同時にガンマ線の遮蔽効果を
向上させることができる。また、この半導体粒子の成形
方法が圧縮成形等の一体成形であるので、この半導体素
子を低コストで量産することができる。
Further, in this uranium oxide semiconductor device, by mixing a plurality of types having different particle diameters, the packing density of these particles can be increased, so that the amount of generated electric power can be increased, and at the same time, the amount of generated gamma rays can be increased. The shielding effect can be improved. Further, since the semiconductor particles are formed by integral molding such as compression molding, the semiconductor element can be mass-produced at low cost.

【0024】さらに、酸化ウランは熱伝導度が低く、大
きな温度差を得ることができ、熱から電気への変換効率
を向上させることができる。
Further, uranium oxide has a low thermal conductivity, can obtain a large temperature difference, and can improve the conversion efficiency from heat to electricity.

【0025】請求項9の発明に係るウラン系半導体素子
は、二酸化ウランよりも酸素の割合が多い複数の2.0
01〜2.1酸化ウラン半導体の粒子表面を、前記2.
001〜2.1酸化ウラン半導体に比較して高電気伝導
かつ低熱伝導の物質の膜で被覆し、これらの粒径が異な
る複数種の被覆粒子を一体成形してなることを特徴とす
る。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a uranium-based semiconductor device comprising a plurality of uranium-based semiconductor elements having a higher oxygen content than uranium dioxide.
The surface of the particles of the uranium oxide semiconductor of 01 to 2.1 is formed by the method of 2.
001 to 2.1 are characterized by being coated with a film of a substance having higher electric conductivity and lower heat conductivity than that of the uranium oxide semiconductor, and integrally forming a plurality of kinds of coated particles having different particle diameters.

【0026】この請求項9の発明によれば、この半導体
素子は、二酸化ウランよりも酸素の割合が多いp型酸素
過剰二酸化ウラン半導体に構成されており、金属の不純
物が殆どないので、高温安定性が良く、高温環境で使用
することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, this semiconductor device is constituted by a p-type oxygen-excess uranium dioxide semiconductor having a higher proportion of oxygen than uranium dioxide, and has almost no metal impurities. Good performance and can be used in high temperature environment.

【0027】また、この半導体素子の高温側で生じた電
気は、タングステン、酸化レニューム等の高融点高密か
つ高電気伝導の物質の被覆膜を容易に通過して、高温側
で生じた電気は高電気伝導度物質の被覆膜を通って低温
側電極に容易に達することができる。このために、電気
を電極から外部へ容易に取り出すことができる。
The electricity generated on the high-temperature side of the semiconductor element easily passes through a coating film of a material having a high melting point, high density and high electrical conductivity, such as tungsten or renewal oxide, and the electricity generated on the high-temperature side is The low-temperature side electrode can be easily reached through the coating film of the high electrical conductivity material. For this reason, electricity can be easily taken out from the electrode to the outside.

【0028】さらに、この半導体素子は、その粒径の異
なる複数種を混合したことにより充填密度を高めること
ができるので、発生電力量を高めると同時にガンマ線の
遮蔽効果を向上させることができる。また、この半導体
素子の成形方法が圧縮成形等の一体成形である場合に
は、低コストで量産することができる。これ等の結果、
低コストで熱から電気への変換効率を向上させることが
できる。
Further, since the semiconductor element can have a high packing density by mixing a plurality of kinds having different particle diameters, it is possible to increase the amount of generated power and at the same time to improve the gamma ray shielding effect. When the semiconductor element is formed by integral molding such as compression molding, mass production can be performed at low cost. As a result of these,
The conversion efficiency from heat to electricity can be improved at low cost.

【0029】請求項10の発明に係るウラン系半導体素
子は、二酸化ウランよりも酸素の割合が少ない複数の
1.999〜1.9酸化ウラン半導体の粒子表面を、前
記1.999〜1.9酸化ウラン半導体に比較して高電
気伝導かつ低熱伝導の物質の膜で被覆し、これらの粒径
が異なる複数種の被覆粒子を一体成形してなることを特
徴とする。
A uranium-based semiconductor device according to a tenth aspect of the present invention provides a uranium-based semiconductor device in which the surface of a plurality of particles of 1.999 to 1.9 uranium oxide semiconductors having a lower proportion of oxygen than uranium dioxide is reduced to 1.999 to 1.9. It is characterized by being coated with a film of a substance having higher electric conductivity and lower thermal conductivity than a uranium oxide semiconductor, and integrally forming a plurality of kinds of coated particles having different particle diameters.

【0030】請求項10の発明によれば、この半導体素
子は、ウラン1に対し酸素の割合が1.999〜1.9
0のn型酸素不足酸化ウラン半導体に構成されており、
金属の不純物が殆どないので、高温安定性が良く、高温
環境で使用することができる等、請求項9の半導体素子
とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
According to the tenth aspect of the present invention, in this semiconductor device, the ratio of oxygen to uranium is from 1.999 to 1.9.
0 n-type oxygen-deficient uranium oxide semiconductor,
Since there is almost no metal impurity, the same high-temperature stability and good use in a high-temperature environment can be obtained, and almost the same functions and effects as the semiconductor device of the ninth aspect can be obtained.

【0031】請求項11の発明に係るウラン系半導体素
子は、珪素と鉄とウランの重量比が1対0.99〜0.
992対0.1〜0.008の酸素化アモルファス半導
体に、5価または3価の金属の不純物を添加してなるこ
とを特徴とする。
The uranium-based semiconductor device according to the eleventh aspect of the present invention has a weight ratio of silicon, iron, and uranium of 1: 0.99-0.
It is characterized by adding a pentavalent or trivalent metal impurity to an oxygenated amorphous semiconductor having a ratio of 992 to 0.1 to 0.008.

【0032】この請求項11の発明によれば、珪素と鉄
とマンガンの比が1対0.99〜0.992対0.1〜
0.008の酸素化アモルファス半導体に5価下または
3価の金属の不純物を添加したp型またはn型不純物半
導体は、熱から電気への変換効率が非常に高い。
According to the eleventh aspect of the present invention, the ratio of silicon to iron and manganese is 1: 0.99 to 0.992: 0.1 to 0.99.
A p-type or n-type impurity semiconductor obtained by adding an impurity of a pentavalent or trivalent metal to an oxygenated amorphous semiconductor of 0.008 has a very high conversion efficiency from heat to electricity.

【0033】また、ウラン原子半径はマンガン原子半径
に比べて大きいので、ウラン原子の外側の電子はマンガ
ン原子の外側の電子よりも広い範囲に存在することがで
きる。このために電気伝導度が大きくなる。電気伝導度
が大きくなれば高温側で発生した電子または正孔は低温
側の電極に素早く達することができるので、熱から電気
への変換効率が高くなる。
Further, since the uranium atom radius is larger than the manganese atom radius, electrons outside the uranium atom can exist in a wider range than electrons outside the manganese atom. This increases the electrical conductivity. If the electric conductivity increases, electrons or holes generated on the high temperature side can quickly reach the electrode on the low temperature side, so that the conversion efficiency from heat to electricity increases.

【0034】請求項12の発明に係るウラン系半導体素
子は、請求項1〜11のいずれか1項に記載の複数のウ
ラン系半導体素子の粒子表面を高電気伝導かつ低熱伝導
度の物質の膜で被覆し、これの粒径が異なる複数種の被
覆粒子を一体成形してなることを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a uranium-based semiconductor device according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the surface of the particles of the plurality of uranium-based semiconductor devices is formed of a material having high electrical conductivity and low thermal conductivity. And a plurality of types of coated particles having different particle diameters are integrally formed.

【0035】この請求項12の発明によれば、ウラン系
半導体素子への与熱または発熱は高電気伝導かつ低熱伝
導の物質により熱伝導を妨げられてしまうので、大きな
温度差が生じる。これにより、この半導体素子自体に電
気が発生するが、この電気は、酸化レニューム等の高電
気伝導かつ低熱伝導度の物質を容易に伝導するので、電
気を高効率かつ容易に取り出すことができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, the application of heat or heat to the uranium-based semiconductor element is hindered by a substance having high electrical conductivity and low thermal conductivity, so that a large temperature difference occurs. As a result, electricity is generated in the semiconductor element itself, and the electricity easily conducts a substance having high electrical conductivity and low thermal conductivity such as an oxide renewal, so that the electricity can be extracted with high efficiency and ease.

【0036】また、ウラン系半導体素子はその粒径の異
なる複数種を混合してなるので、これら粒子の充填密度
を高めることができる。このために、この半導体素子の
発生電力量を増大させると同時にガンマ線の遮蔽効果を
向上させることができる。
Further, since the uranium-based semiconductor element is formed by mixing a plurality of types having different particle diameters, the packing density of these particles can be increased. For this reason, it is possible to increase the amount of power generated by the semiconductor element and at the same time to improve the gamma ray shielding effect.

【0037】さらに、この半導体素子を、その半導体素
子の圧縮成形等の一体成形により成形することができる
ので、その成形を容易に量産することができ、生産コス
トを低減することができる。
Further, since the semiconductor element can be formed by integral molding such as compression molding of the semiconductor element, the molding can be easily mass-produced and the production cost can be reduced.

【0038】請求項13の発明に係るウラン系半導体素
子は、請求項1〜11のいずれか1項に記載のウラン系
半導体素子を、高電気伝導かつ低熱伝導の物質中に分散
混合してなることを特徴とする。
A uranium-based semiconductor device according to a thirteenth aspect of the present invention is obtained by dispersing and mixing the uranium-based semiconductor device according to any one of the first to eleventh aspects in a substance having high electrical conductivity and low thermal conductivity. It is characterized by the following.

【0039】この請求項13の発明によれば、ウラン系
半導体素子への与熱または発熱は高電気伝導かつ低熱伝
導度の物質により伝導を妨げられてしまうので、大きな
温度差が生じる。これにより、この半導体素子自体に電
気が発生するが、この電気は、酸化レニューム等の高電
気伝導かつ低熱伝導の物質を容易に伝導するので、電気
を高効率かつ容易に取り出すことができる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the application of heat or heat to the uranium-based semiconductor element is hindered from being conducted by a substance having high electrical conductivity and low thermal conductivity, so that a large temperature difference occurs. As a result, electricity is generated in the semiconductor element itself, but the electricity easily conducts a substance having high electrical conductivity and low thermal conductivity such as an oxide renewal, so that the electricity can be extracted with high efficiency and ease.

【0040】請求項14の発明に係るウラン系半導体素
子は、高密度低電気伝導度の非核分裂物質からなる半導
体に、高電気伝導かつ低熱伝導の物質を分散混合して形
成した半導体に、ウランを不純物として添加してなるこ
とを特徴とする。
A uranium-based semiconductor device according to a fourteenth aspect of the present invention is a semiconductor device formed by dispersing and mixing a high-conductivity, low-conductivity non-fission material with a high-conductivity, low-thermal-conductivity material. Is added as an impurity.

【0041】この請求項14の発明によれば、不純物と
して添加されるウランの原子半径はそれよりも軽い原子
の原子半径よりも大きいので、ウラン原子の外側の電子
は軽い原子の外側の電子よりも広い範囲に存在すること
ができる。このために、電気伝導度が大きくなる。電子
伝導度が大きくなれば高温側で発生した電子または正孔
は低温側の電極に素早く達することができるので、熱か
ら電気への変換効率が高くなる。
According to the fourteenth aspect of the present invention, since the atomic radius of uranium added as an impurity is larger than the atomic radius of the lighter atom, the electrons outside the uranium atom are larger than the electrons outside the lighter atom. Can also be present in a wide range. For this reason, the electric conductivity increases. If the electron conductivity increases, electrons or holes generated on the high-temperature side can quickly reach the electrode on the low-temperature side, so that the conversion efficiency from heat to electricity increases.

【0042】請求項15の発明に係るウラン系半導体素
子は、請求項1〜14のいずれか1項に記載のウラン系
半導体素子と、このウラン系半導体素子の一面とその他
面とに一対の電極をそれぞれ介して積層された高熱伝導
電気絶縁体と、これらウラン系半導体素子、電極および
高熱伝導電気絶縁体の積層方向に直交する端面を被覆す
る低熱伝導電気絶縁体と、を具備していることを特徴と
する。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a uranium-based semiconductor device according to any one of the first to fourteenth aspects, and a pair of electrodes on one surface and the other surface of the uranium-based semiconductor device. And a low thermal conductive electrical insulator that covers an end surface of the uranium-based semiconductor element, the electrode, and the high thermal conductive electrical insulator that are orthogonal to the laminating direction. It is characterized by.

【0043】この請求項15の発明に係る半導体デバイ
スによれば、ウラン系半導体素子への与熱は高熱伝導電
気絶縁層と電極を通して入力熱されるので、その入力熱
効率を向上させることができる。そして、この半導体素
子に、例えば放射性廃棄物からのガンマ線が照射される
と、このガンマ線がウランに衝突して熱に変換される。
この発熱と上記与熱により半導体素子の一面と他面とに
温度差が生ずると、この半導体素子に電気が発生する。
According to the semiconductor device of the fifteenth aspect, since heat is applied to the uranium-based semiconductor element through the high heat conductive electric insulating layer and the electrode, the input thermal efficiency can be improved. When the semiconductor element is irradiated with gamma rays from radioactive waste, the gamma rays collide with uranium and are converted into heat.
When the heat generation and the heat give rise to a temperature difference between one surface and the other surface of the semiconductor element, electricity is generated in the semiconductor element.

【0044】請求項16の発明に係る半導体デバイス
は、請求項1〜14のいずれか1項に記載の複数のウラ
ン系半導体素子と、これらウラン系半導体素子と交互に
積層された複数の電極と、これらウラン系半導体素子と
電極との積層方向に直交する端面を被覆する低熱伝導電
気絶縁体と、これら低熱伝導電気絶縁体の両端面とこれ
ら両端面側に位置する一対の電極の外面とに接合または
接触された高熱伝導電気絶縁体と、を具備していること
を特徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a plurality of uranium-based semiconductor elements according to any one of the first to fourteenth aspects; and a plurality of electrodes alternately stacked with the uranium-based semiconductor elements. A low thermal conductive electrical insulator covering an end face orthogonal to the laminating direction of the uranium-based semiconductor element and the electrode, and both end faces of these low thermal conductive electrical insulators and outer faces of a pair of electrodes located on both end face sides. And a high heat conductive electrical insulator joined or contacted.

【0045】この請求項16に発明によれば、上記請求
項14の発明の作用効果に加えて、ウラン系半導体素子
が複数あるので、その分、熱量と電気量の増大を図るこ
とができる。
According to the sixteenth aspect of the invention, in addition to the functions and effects of the fourteenth aspect, since there are a plurality of uranium-based semiconductor elements, the amount of heat and the amount of electricity can be increased accordingly.

【0046】請求項17の発明に係る半導体デバイス
は、請求項1〜14のいずれか1項に記載のウラン系半
導体素子またはそのアモルファス半導体の粉末圧縮体
を、高融点かつ高電気伝導の粉末圧縮体よりなる電極に
接合または接触させ、この電極の電線引出し部分以外の
他端表面を電気絶縁性が高く、かつ熱伝導性が良い物質
の粉末圧縮体よりなる高熱伝導電気絶縁体に接触させ、
これ等の空隙を酸化珪素またはアルミナの電気絶縁粉末
で充填し、これらを一体圧縮成形、またはその後焼結焼
鈍してなることを特徴とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein the uranium-based semiconductor element or the powder compact of an amorphous semiconductor thereof is compacted with a powder having a high melting point and high electric conductivity. The other end surface of the electrode other than the wire lead-out portion is contacted with a high thermal conductive electrical insulator made of a powder compact of a substance having high electrical insulation and good thermal conductivity.
These voids are filled with an electrically insulating powder of silicon oxide or alumina, and these are integrally formed by compression molding or thereafter sintered and annealed.

【0047】この請求項17の発明によれば、半導体デ
バイスの各構成部材であるウラン系半導体素子、電極、
低,高熱伝導電気絶縁体を粉末圧縮品により構成すると
共に、これらを一体圧縮成形し、あるいはその後、焼結
焼鈍して一体に成形するので、低コストで量産すること
ができる。
According to the seventeenth aspect of the present invention, the uranium-based semiconductor element, the electrode,
Since the low and high heat conductive electric insulators are formed of powder compacts and are integrally formed by compression molding, or thereafter, are sintered and annealed to be integrally formed, mass production can be performed at low cost.

【0048】また、一般に異なる物質同士を接触させる
と、電気抵抗が大きくなって電気伝導度が低くなった
り、熱源から電極、電極から半導体への熱伝導度が低く
なったり、空隙から電気や熱が漏洩して、性能が低下す
る欠点を有するが、本発明によれば、各構成部材間の空
隙をアルミナ等の電気絶縁粉末で充填して焼結焼鈍する
等により半導体素子を一体成形するので、各部材間の接
触が密になり、上記欠点を軽減することができる。
In general, when different materials are brought into contact with each other, the electrical resistance increases and the electrical conductivity decreases, the thermal conductivity from the heat source to the electrode and from the electrode to the semiconductor decreases, and the electric and thermal However, according to the present invention, the semiconductor elements are integrally formed by filling the gaps between the constituent members with an electrically insulating powder such as alumina and performing sintering annealing. The contact between the members becomes denser, and the above-mentioned disadvantages can be reduced.

【0049】請求項18の発明に係る半導体デバイス
は、請求項1〜14のいずれか1項に記載の複数のウラ
ン系半導体素子と、これらウラン系半導体素子と交互に
積層された複数の低熱伝導高電気伝導体と、これら低熱
伝導高電気伝導体とウラン系半導体素子の積層方向両端
に位置する一対のウラン系半導体素子の外面に一対の電
極をそれぞれ介して積層された高熱伝導電気絶縁体と、
これら高熱伝導電気絶縁体とウラン系半導体素子と低熱
伝導高電気伝導体との積層方向に直交する端面を被覆す
る低熱伝導電気絶縁体と、を具備していることを特徴と
する。
A semiconductor device according to an eighteenth aspect of the present invention provides a plurality of uranium-based semiconductor elements according to any one of the first to fourteenth aspects, and a plurality of low heat conduction layers alternately stacked with the uranium-based semiconductor elements. A high electrical conductor, a high thermal conductive electrical insulator laminated through a pair of electrodes on the outer surfaces of a pair of uranium-based semiconductor elements located at both ends in the stacking direction of the low thermal conductive high-electrical conductor and the uranium-based semiconductor element, ,
It is characterized by comprising a low thermal conductive electrical insulator covering an end face orthogonal to the laminating direction of the high thermal conductive electrical insulator, the uranium-based semiconductor element, and the low thermal conductive high electrical conductor.

【0050】この請求項18の発明によれば、ウラン系
半導体素子の母材が金属ウランである場合、この金属ウ
ランは熱伝導が良いので、金属ウランのみでは大きな温
度差が生じ難いが、これら半導体素子同士間には低熱伝
導高電気伝導体を介在させているので、この介在物間に
は温度差が生じる。したがって、熱伝導性の良好な金属
ウランの半導体でも温度差が生じ、熱から電気の変換効
率が向上する。
According to the eighteenth aspect of the present invention, when the base material of the uranium-based semiconductor element is metallic uranium, the metallic uranium has good thermal conductivity, so that it is difficult for a large temperature difference to occur with metallic uranium alone. Since a low thermal conductive and high electrical conductor is interposed between the semiconductor elements, a temperature difference occurs between the inclusions. Therefore, a temperature difference occurs even in a metal uranium semiconductor having good thermal conductivity, and the heat-to-electricity conversion efficiency is improved.

【0051】一方、ウラン系半導体素子の母材が酸化ウ
ランである場合、この酸化ウランは電気伝導性が悪い
が、ここで発生した電気は、半導体素子同士間に介在さ
れた電気を伝え易い物質である低熱伝導かつ高電気伝導
体を通って電極に至る。したがって、電気伝導が向上す
るので、熱から電気への変換効率が向上する。
On the other hand, when the base material of the uranium-based semiconductor element is uranium oxide, this uranium oxide has poor electric conductivity, but the electricity generated here is a substance which easily conducts electricity interposed between the semiconductor elements. To the electrode through a low thermal and high electrical conductor. Therefore, since the electric conduction is improved, the conversion efficiency from heat to electricity is improved.

【0052】請求項19の発明に係る半導体デバイス
は、請求項1〜14のいずれか1項に記載の複数のウラ
ン系半導体素子と、これらウラン系半導体素子と交互に
積層された複数の低熱伝導高電気伝導体と、これら低熱
伝導高電気伝導体とウラン系半導体素子の積層方向両端
に位置する一対のウラン系半導体素子の外面にそれぞれ
積層された高熱伝導電気絶縁体と、これらウラン系半導
体素子と低熱伝導高電気伝導体との積層方向に直交する
一端面に接合された電極と、この電極の外面および一対
の高熱伝導電気絶縁体の各一端面ならびにこれら高熱伝
導電気絶縁体とウラン系半導体素子と低熱伝導高電気伝
導体との積層方向に直交する各一端面をそれぞれ被覆す
る低熱伝導電気絶縁体と、を具備していることを特徴と
する。
According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to any one of the first to fourteenth aspects, and a plurality of low thermal conductive layers alternately stacked with the uranium-based semiconductor elements. A high electrical conductor, a high thermal conductive electrical insulator laminated on the outer surfaces of a pair of uranium-based semiconductor elements located at both ends in the stacking direction of the low thermal conductive high electrical conductor and the uranium-based semiconductor element, and a uranium-based semiconductor element An electrode joined to one end surface of the electrode and the low heat conductive high electric conductor orthogonal to the laminating direction, the outer surface of the electrode and one end surface of a pair of the high heat conductive electric insulator, and the high heat conductive electric insulator and the uranium-based semiconductor A low thermal conductive electrical insulator covering each one end surface of the element and the low thermal conductive high electrical conductor perpendicular to the laminating direction.

【0053】この請求項19の発明によれば、請求項1
8の発明の作用効果に加えて、電極が1つで済むので、
コスト低減を図ることができる。
According to the nineteenth aspect, claim 1 is
In addition to the effects of the invention of FIG. 8, only one electrode is required,
Cost can be reduced.

【0054】請求項20の発明に係る半導体デバイス
は、ウラン系半導体素子またはそのアモルファス半導
体、電極低熱伝導電気絶縁体、低熱伝導高電気伝導体お
よび高熱伝導電気絶縁体をそれぞれ圧縮粉末成形体によ
り形成すると共に、これら圧縮粉末成形体を焼結焼鈍し
て一体に成形していることを特徴とする。
According to a twentieth aspect of the present invention, a uranium-based semiconductor element or an amorphous semiconductor thereof, a low thermal conductive electrical insulator, a low thermal conductive high electrical conductor, and a high thermal conductive electrical insulator are each formed by a compacted powder compact. In addition, these compacted powder compacts are sintered and annealed to be integrally molded.

【0055】この請求項20の発明によれば、半導体デ
バイスはその圧縮粉末成形体よりなる各構成部材を一体
成形してなるので、この半導体デバイスを低コストで量
産することができる。
According to the twentieth aspect of the present invention, since the semiconductor device is formed by integrally forming the constituent members formed of the compressed powder compact, the semiconductor device can be mass-produced at low cost.

【0056】また、一般に異なる物質同士を接触させる
と、電気抵抗が大きくなって電気伝導が悪くなったり、
熱源から電極、電極から半導体への熱伝導が悪くなった
り、空隙から電気や熱が漏洩して、性能が低下する欠点
があるが、本発明によれば、各構成部材間の空隙をアル
ミナ等の電気絶縁粉末で充填して焼結焼鈍する等により
半導体素子を一体成形することにより、各部材間の接触
が密になり、上記欠点を軽減することができる。
In general, when different substances are brought into contact with each other, the electric resistance increases and the electric conduction deteriorates.
The heat conduction from the heat source to the electrode, the heat conduction from the electrode to the semiconductor deteriorates, and electricity or heat leaks from the gap, which has the disadvantage of deteriorating the performance. However, according to the present invention, the gap between the constituent members is made of alumina or the like. By integrally molding the semiconductor element by filling it with the electric insulating powder and subjecting it to sintering and annealing, the contact between the members becomes denser and the above-mentioned disadvantages can be reduced.

【0057】請求項21の発明に係る半導体デバイス
は、低熱伝導高電気伝導体を低熱伝導低電気伝導体に置
換したことを特徴とする。
A semiconductor device according to a twenty-first aspect of the present invention is characterized in that the low thermal conductive high electrical conductor is replaced with a low thermal conductive low electrical conductor.

【0058】この請求項21の発明によれば、複数のウ
ラン系半導体素子同士間に、低熱伝導かつ低電気伝導の
物質を介在させているので、半導体素子の母材が熱伝導
と電気伝導性の良好な金属ウランであっても、これらの
各半導体素子間には温度差が生じ、電気を発生させる。
According to the twenty-first aspect of the present invention, since a material having low thermal conductivity and low electrical conductivity is interposed between a plurality of uranium-based semiconductor elements, the base material of the semiconductor element has thermal conductivity and electrical conductivity. Even with metallic uranium having a good temperature, a temperature difference is generated between these semiconductor elements to generate electricity.

【0059】この発生した電気は低電気伝導性の上記介
在物を通ることなく、直接電極に伝導される。これによ
り電気伝導性が向上するので、熱電変換効率を向上させ
ることができ。また、これら介在物の電気伝導性の良否
は問わないので、低熱伝導性材料を広く利用することが
できる。
The generated electricity is directly conducted to the electrodes without passing through the above-mentioned inclusion having low electric conductivity. As a result, the electric conductivity is improved, so that the thermoelectric conversion efficiency can be improved. In addition, since the quality of the electrical conductivity of these inclusions does not matter, a low heat conductive material can be widely used.

【0060】請求項22の発明に係る半導体デバイス
は、高熱伝導電気絶縁体は、ベリリアよりなることを特
徴とする。
A semiconductor device according to a twenty-second aspect of the present invention is characterized in that the high thermal conductive electrical insulator is made of beryllia.

【0061】この請求項22の発明によれば、高熱伝導
電気絶縁体としてベリリアを使用することができる。
According to the twenty-second aspect of the invention, beryllia can be used as a high thermal conductive electrical insulator.

【0062】請求項23の発明に係る半導体デバイス
は、低熱伝導電気絶縁体は、アルミナよりなることを特
徴とする。
A semiconductor device according to a twenty-third aspect of the present invention is characterized in that the low thermal conductive electrical insulator is made of alumina.

【0063】この請求項23の発明によれば、低熱伝導
電気絶縁体としてアルミナを使用することができる。
According to the twenty-third aspect of the present invention, alumina can be used as the low thermal conductive electrical insulator.

【0064】請求項24の発明に係る半導体デバイス
は、低熱伝導高電気絶縁体は、タングステンまたは酸化
レニュームよりなることを特徴とする。
A semiconductor device according to a twenty-fourth aspect of the present invention is characterized in that the low thermal conductive high electrical insulator is made of tungsten or renewable oxide.

【0065】この請求項24の発明によれば、低熱伝導
高電気伝導体としてタングステンまたは酸化レニューム
を使用することができる。
According to the twenty-fourth aspect of the present invention, tungsten or oxidized renewable material can be used as the low heat conductive high electric conductor.

【0066】請求項25の発明に係る半導体デバイス
は、電極には導線を電気的に接続していることを特徴と
する。
A semiconductor device according to a twenty-fifth aspect of the present invention is characterized in that a conductive wire is electrically connected to the electrode.

【0067】この請求項25の発明によれば、ウラン系
半導体素子に発生した電気を電極の導線により容易に外
部へ取り出すことができる。
According to the twenty-fifth aspect of the present invention, electricity generated in the uranium-based semiconductor element can be easily taken out to the outside by the conductor of the electrode.

【0068】請求項26の発明に係る発電設備は、請求
項15〜25のいずれか1項に記載の半導体デバイス
と、この半導体デバイスの熱源である放射性廃棄物と、
を具備していることを特徴とする。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, there is provided a power generation facility, comprising: the semiconductor device according to any one of the fifteenth to twenty-fifth aspects; a radioactive waste as a heat source of the semiconductor device;
It is characterized by having.

【0069】この請求項26の発明に係る発電設備によ
れば、半導体デバイスのウラン系半導体素子に、放射性
廃棄物から熱が与えられると共に、ガンマ線が照射され
る。すると、ウラン系半導体素子のウランにガンマ線が
衝突して熱に変換され、ウラン系半導体素子が発熱して
温度差が生じ、電気が発生する。この電気は電極の導線
を介して外部へ取り出される。つまり、放射性廃棄物を
発電に有効に活用することができる。
According to the power generation equipment of the twenty-sixth aspect, the uranium-based semiconductor element of the semiconductor device receives heat from radioactive waste and is irradiated with gamma rays. Then, gamma rays collide with uranium of the uranium-based semiconductor element and are converted into heat, and the uranium-based semiconductor element generates heat, generates a temperature difference, and generates electricity. This electricity is extracted to the outside via the conductor of the electrode. That is, the radioactive waste can be effectively used for power generation.

【0070】なお、上記高/低熱伝導と高/低電気伝導
は、ウランまたは酸化ウランの熱伝導度と電気伝導度と
を基準にしたものである。
The high / low thermal conductivity and the high / low electrical conductivity are based on the thermal conductivity and electrical conductivity of uranium or uranium oxide.

【0071】[0071]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1〜
図9に基づいて説明する。なお、これらの図中、同一ま
たは相当部分には同一符号を付している。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
This will be described with reference to FIG. In these figures, the same or corresponding parts are denoted by the same reference characters.

【0072】図1は本発明の第1の実施形態に係る半導
体デバイス1Aの縦断面図である。この半導体デバイス
1Aは、金属ウランにアンチモン,ビスマスまたはリン
等の5価の不純物を添加してn型半導体に形成した平板
ないし膜状のウラン系半導体素子2Aの図中上面と下面
とに、平板ないし膜状の上下一対の電極3a,3bをそ
れぞれ接合または接触させ、さら、これら一対の電極3
a,3bの図中上面と下面とにベリリア等の平板ないし
膜状の上下一対の高熱伝導電気絶縁体4a,4bを接合
または接触させている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device 1A according to the first embodiment of the present invention. This semiconductor device 1A has a flat or film-shaped uranium-based semiconductor element 2A formed by adding a pentavalent impurity such as antimony, bismuth or phosphorus to metallic uranium to form an n-type semiconductor. Or a pair of upper and lower electrodes 3a and 3b in the form of a film are joined or brought into contact with each other.
A pair of upper and lower high heat conductive electrical insulators 4a and 4b such as beryllia or the like are joined or brought into contact with the upper and lower surfaces in FIGS.

【0073】そして、これらウラン系半導体素子2A、
一対の電極3a,3bおよび一対の高熱伝導電気絶縁体
4a,4bの図中左右両端面と前後両端面とに、アルミ
ナ等の平板ないし膜状の一対の低熱伝導電気絶縁体5
a,5bをそれぞれ接合して、これらを被覆している。
また、一対の電極3a,3bには一対の電線6a,6b
を固着し、これら電線6a,6bの先端部を高熱伝導電
絶縁体4a,4bを貫通させて外部に延出させている。
Then, these uranium-based semiconductor elements 2A,
A pair of flat or film-like low heat conductive insulators 5 made of alumina or the like are provided on the left and right end surfaces and the front and rear end surfaces of the pair of electrodes 3a, 3b and the pair of high heat conductive electric insulators 4a, 4b.
a and 5b are respectively joined to cover them.
Also, a pair of electric wires 6a, 6b are connected to the pair of electrodes 3a, 3b.
And the ends of the electric wires 6a, 6b are extended outside through the high thermal conductive insulators 4a, 4b.

【0074】したがって、この半導体デバイス1Aの一
対の高熱伝導電気絶縁体4a,4bの一方、例えば4a
の外面から入熱させると、その熱が上部の高熱伝導電気
絶縁体4aを介してウラン系半導体素子2Aに、その図
中上面から入熱される。その入熱は高熱伝導電気絶縁体
4aが高熱伝導性を有するので、高効率で行なわれ、し
かも、ウラン系半導体素子2Aの上面側が高温になる一
方、その下面側が低温となって温度差が生ずる。このた
めに、ウラン系半導体素子2Aに電気が発生して電極3
a,3bの電線6a,6bから外部へ出力される。ま
た、これらウラン系半導体素子2A、一対の電極3a,
3b、一対の高熱伝導電気絶縁体4a,4bの各端面を
一対の低熱伝導電気絶縁体5a,5bにより被覆してい
るので、熱と電気が外部へリークするのを防止して熱電
変換効率を向上させることができる。
Therefore, one of the pair of high thermal conductive electrical insulators 4a and 4b of this semiconductor device 1A, for example, 4a
When heat is input from the outer surface of the uranium-based semiconductor element 2A via the upper high thermal conductive electrical insulator 4a, the heat is input from the upper surface in the drawing. The heat input is performed with high efficiency because the high thermal conductive electric insulator 4a has high thermal conductivity, and the upper surface side of the uranium-based semiconductor element 2A has a high temperature, while the lower surface side has a low temperature, resulting in a temperature difference. . For this reason, electricity is generated in the uranium-based semiconductor element 2A and the electrode 3
a and 3b are output to the outside from the electric wires 6a and 6b. The uranium-based semiconductor element 2A, a pair of electrodes 3a,
3b, the end faces of the pair of high thermal conductive electrical insulators 4a, 4b are covered with the pair of low thermal conductive electrical insulators 5a, 5b, so that heat and electricity are prevented from leaking to the outside and the thermoelectric conversion efficiency is improved. Can be improved.

【0075】したがって、このように構成された半導体
デバイス1Aを、例えば放射性廃棄物を収容している図
示しない容器の中に収容し、この半導体デバイス1Aの
一方の高熱伝導電気絶縁体、例えば4bの外面をこの容
器の内面に接触または接合させると、この接触ないし接
合面側が低温側となる一方、放射性廃棄物に対向してい
る他方の高熱伝導電気絶縁体4aの外面側が放射性廃棄
物からの熱を受けて高温側となると共に、放射性廃棄物
からのガンマ線がウラン系半導体素子2Aのウランに衝
突して熱に変換されるので、高温側になる。
Therefore, the semiconductor device 1A thus configured is housed in a container (not shown) containing, for example, radioactive waste, and one of the high heat conductive electrical insulators, for example, 4b, of the semiconductor device 1A. When the outer surface is brought into contact with or joined to the inner surface of the container, the contact or joined surface side becomes the low-temperature side, and the outer surface side of the other high heat conductive electrical insulator 4a facing the radioactive waste forms heat from the radioactive waste. As a result, the temperature becomes high, and the gamma rays from the radioactive waste collide with the uranium of the uranium-based semiconductor element 2A and are converted into heat.

【0076】こうしてウラン系半導体素子2Aの両面に
温度差がつくので、電気が発生する。また、放射性廃棄
物から放射されるガンマ線はウラン系半導体素子2Aに
衝突して熱に変換されるので、外部への人体への悪影響
を低減することができると共に、この熱量も電気に変換
されるので、熱電変換効率を向上させることができる。
In this way, a temperature difference is generated between both surfaces of the uranium-based semiconductor element 2A, and electricity is generated. Further, since gamma rays emitted from radioactive waste collide with the uranium-based semiconductor element 2A and are converted into heat, it is possible to reduce the adverse effect on the human body to the outside and also convert this amount of heat into electricity. Therefore, the thermoelectric conversion efficiency can be improved.

【0077】図2は本発明の第2の実施形態に係る自己
発熱型半導体デバイス1Bの縦断面図である。この半導
体デバイス1Bは、金属ウランとプルトニウム混合物に
アンチモン等の不純物を添加した半導体、またはウラン
化合物半導体であるウラン系半導体素子2Bの複数個、
例えば2個を横方向に並設し、これらウラン系半導体素
子2B同士間の間隙に電極3cを介在させると共に、こ
れら半導体素子2Bの左右両外側面に左右一対の電極3
d,3eをそれぞれ接合している。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a self-heating type semiconductor device 1B according to a second embodiment of the present invention. The semiconductor device 1B includes a semiconductor in which impurities such as antimony are added to a mixture of metal uranium and plutonium, or a plurality of uranium-based semiconductor elements 2B that are uranium compound semiconductors.
For example, two of the uranium-based semiconductor elements 2B are arranged side by side, and an electrode 3c is interposed in a gap between the uranium-based semiconductor elements 2B.
d and 3e are respectively joined.

【0078】そして、これら電極3c〜3eとウラン系
半導体素子2Bの図中上下両面の面一面とに、アルミナ
等の一対の低熱伝導電気絶縁体5a,5bを接合また接
触させる一方、これら一対の低熱伝導電気絶縁体5a,
5bの図中左右両端面と左右一対の電極3d,3eの各
外周面とに、ベリリア等の高熱伝導電絶縁体4a,4b
を全周に亘って接合または接触させて、これらを被覆
し、内部の電極3cと外側の一方の電極、例えば3eと
に電線6c,6dを電気的に接続している。
A pair of low thermal conductive insulators 5a and 5b such as alumina are joined and contacted with the electrodes 3c to 3e and the upper and lower surfaces of the uranium-based semiconductor element 2B in the drawing. Low thermal conductive electrical insulator 5a,
5b, high thermal conductive insulators 4a, 4b, such as beryllia, are provided on both left and right end surfaces in FIG.
Are joined or contacted over the entire circumference to cover them, and the electric wires 6c and 6d are electrically connected to the inner electrode 3c and one of the outer electrodes, for example, 3e.

【0079】したがって、このように構成された複数の
半導体デバイス1Bを、図示しない冷却材を循環可能に
収容している容器の内部に収容すると、ウラン系半導体
素子2Bが金属ウランにプルトニウムを混合してなるの
で、これらウラン系半導体素子2B自体が発熱する一
方、流れる冷却材に接する半導体デバイス1Bの高熱伝
導電気絶縁体4a,4bの外面部が冷却される低温部と
なる一方、その中心部は冷却材により冷却され難いの
で、高温部となる。このために、各ウラン系半導体素子
2Bに大きな温度差が生ずるので、電気が発生し、この
電気は電極3c,3eと電線6c,6dをそれぞれ通っ
て外部に出力される。
Therefore, when the plurality of semiconductor devices 1B configured as described above are accommodated in a container accommodating a coolant (not shown) in a circulating manner, the uranium-based semiconductor element 2B mixes plutonium with metallic uranium. Therefore, while the uranium-based semiconductor element 2B itself generates heat, the outer surface portions of the high thermal conductive electrical insulators 4a and 4b of the semiconductor device 1B in contact with the flowing coolant become low-temperature portions to be cooled, while the central portion thereof is Since it is difficult to be cooled by the coolant, the temperature becomes high. As a result, a large temperature difference occurs in each uranium-based semiconductor element 2B, and electricity is generated, and this electricity is output to the outside through the electrodes 3c and 3e and the electric wires 6c and 6d, respectively.

【0080】図3は本発明の第3の実施形態に係る自己
発熱型半導体デバイス1Cの縦断面図である。この自己
発熱型半導体デバイス1Cは図2で示す半導体デバイス
1Bの各ウラン系半導体素子2Bを、濃縮ウランの金属
ウランにアンチモンやタリウム等の不純物を添加した各
ウラン系半導体素子2Cに置換した点に特徴があり、こ
れ以外の構成は図2で示す半導体デバイス1Bと同様で
ある。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a self-heating type semiconductor device 1C according to a third embodiment of the present invention. This self-heating type semiconductor device 1C is obtained by replacing each uranium-based semiconductor element 2B of the semiconductor device 1B shown in FIG. 2 with each uranium-based semiconductor element 2C obtained by adding an impurity such as antimony or thallium to metallic uranium of enriched uranium. There is a feature, and other configurations are the same as those of the semiconductor device 1B shown in FIG.

【0081】すなわち、各ウラン系半導体素子2Cは金
属ウランが濃縮であるので、これらウラン系半導体素子
2C自体が発熱し熱電変換効率が高い一方、強いアルフ
ァ線を出すプルトニウムを含有していないので、製造が
容易である。
That is, since each uranium-based semiconductor element 2C is enriched with metallic uranium, these uranium-based semiconductor elements 2C themselves generate heat and have high thermoelectric conversion efficiency, but do not contain plutonium that emits strong alpha rays. Easy to manufacture.

【0082】図4は本発明の第4の実施形態に係る半導
体素子デバイス1Dの縦断面図である。この半導体デバ
イス1Dは図1で示す半導体デバイス1Aのウラン系半
導体素子2Aを、ウラン系半導体素子2Dに置換した点
に特徴があり、これ以外の構成は半導体デバイス1Aと
同様である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device 1D according to a fourth embodiment of the present invention. This semiconductor device 1D is characterized in that the uranium-based semiconductor element 2A of the semiconductor device 1A shown in FIG. 1 is replaced with a uranium-based semiconductor element 2D, and the other configuration is the same as that of the semiconductor device 1A.

【0083】ウラン系半導体素子2Dは、金属ウランに
アンチモンやタリウム等の不純物を添加した半導体また
はウラン化合物半導体の複数の粒子7の外表面を、酸化
レニューム等の低熱伝導高電気伝導体の被膜8によりそ
れぞれ被覆した被覆半導体粒子を、混合加圧成形し、ま
たは焼結焼鈍して平板ないし膜状に一体成形し、あるい
は上下一対の電極3a,3bと低熱伝導電気絶縁体5
a,5bにより囲まれた空間を容器として、この容器内
に振動充填することにより構成されている。そして、複
数の被覆半導体粒子の粒径を例えば3種類以上に設定
し、単位空間内に充填される密度の向上を図っている。
The uranium-based semiconductor element 2D is formed by coating the outer surface of a plurality of particles 7 of a semiconductor or a uranium compound semiconductor obtained by adding an impurity such as antimony or thallium to metallic uranium with a coating 8 of a low heat conductive high electric conductor such as renewal oxide. The coated semiconductor particles respectively coated with the above are mixed and pressed, or sintered and annealed to be integrally formed into a flat plate or a film, or a pair of upper and lower electrodes 3a, 3b and a low heat conductive electric insulator 5 are formed.
The space surrounded by a and 5b is used as a container, and the container is filled with vibration. In addition, the particle diameter of the plurality of coated semiconductor particles is set to, for example, three or more types to improve the density of the unit space.

【0084】したがって、この半導体デバイス1Dの図
中上下面の一方、例えば図4中上部の高熱伝導電気絶縁
体4aのみへ放射性廃棄物等から与熱されると、ウラン
系半導体素子2Dの図中上部が高温部、下部が低温部と
なって温度差が発生する。このために、半導体粒子7に
電気が発生し、この電気は電気伝導性の良好な被膜8を
通って電極3a,3bに至るので、電気伝導性を向上さ
せることができる。また、この被膜8は熱伝導性の低い
性質を有するから、各半導体粒子7への入熱が外部にリ
ークする熱量を低減して熱電変換効率を向上させること
ができる。
Accordingly, when heat is applied from radioactive waste or the like to only one of the upper and lower surfaces of the semiconductor device 1D in the drawing, for example, only the high thermal conductive electrical insulator 4a in the upper portion of FIG. Is a high temperature part, and a lower part is a low temperature part, so that a temperature difference occurs. For this reason, electricity is generated in the semiconductor particles 7, and the electricity reaches the electrodes 3a and 3b through the coating 8 having good electric conductivity, so that the electric conductivity can be improved. Further, since the coating 8 has a property of low thermal conductivity, the amount of heat input to each semiconductor particle 7 leaking to the outside can be reduced, and the thermoelectric conversion efficiency can be improved.

【0085】さらに、被覆半導体粒子7の粒径を複数種
類に設定しているので、これらの充填密度を向上させる
ことができる。このために、電気の発生量の増大とガン
マ線の遮蔽効果の増大とを共に図ることができる。な
お、これら半導体粒子7を、電気伝導と熱伝導の両方が
悪いウラン酸化物により半導体に構成してもほぼ金属ウ
ランと同様の効果を得ることができる。
Further, since the particle size of the coated semiconductor particles 7 is set to a plurality of types, the packing density thereof can be improved. Therefore, it is possible to increase both the amount of generated electricity and the gamma ray shielding effect. It should be noted that even if these semiconductor particles 7 are made of a uranium oxide having poor electric and thermal conductivity as a semiconductor, substantially the same effect as that of metal uranium can be obtained.

【0086】図5は本発明の第5の実施形態に係る半導
体デバイス1Eの縦断面図である。この半導体デバイス
1Eは図4で示す半導体デバイス1Dの複数の半導体粒
子7の外表面を低熱伝導高電気伝導体の被膜8により被
覆せずに、これら半導体粒子7を低熱伝導高電気伝導体
9中に分散混合させてウラン系半導体素子2Eを構成し
た点に特徴がある。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device 1E according to a fifth embodiment of the present invention. In this semiconductor device 1E, the outer surfaces of the plurality of semiconductor particles 7 of the semiconductor device 1D shown in FIG. Is characterized in that the uranium-based semiconductor element 2E is formed by dispersing and mixing.

【0087】したがって、これら一対の高熱伝導電気絶
縁体4a,4bの一方、例えば4a側のみから与熱する
と、この高熱伝導電気絶縁体4a側の半導体粒子7が高
温部になる一方、他方の高熱伝導電気絶縁体4b側の半
導体粒子7が低温部となり、温度差が発生するので、半
導体粒子7に電気が発生する。これら半導体粒子7で発
生した電気は電気伝導性の高い低熱伝導高電気伝導体9
を通って電極3a,3bに至るので、電気伝導性が向上
する。また、この低熱伝導高電気伝導体9は熱伝導性が
低いから、半導体粒子7の発熱が外部にリークするのを
低減することができる。このために、熱電変換効率を向
上させることができる。
Therefore, when heat is applied from only one of the pair of high heat conductive electric insulators 4a and 4b, for example, only the side 4a, the semiconductor particles 7 on the high heat conductive electric insulator 4a side become a high temperature part, while the other high heat conductive electric insulator 4a and 4b become high temperature parts. The temperature of the semiconductor particles 7 on the side of the conductive electric insulator 4b becomes low and a temperature difference occurs, so that electricity is generated in the semiconductor particles 7. The electricity generated by these semiconductor particles 7 is converted into a low thermal conductive high electrical conductor 9 having high electrical conductivity.
Through the electrodes 3a and 3b, thereby improving the electrical conductivity. In addition, since the low heat conductive high electric conductor 9 has a low thermal conductivity, it is possible to reduce the leakage of heat generated by the semiconductor particles 7 to the outside. For this reason, the thermoelectric conversion efficiency can be improved.

【0088】また、各半導体粒子7同士間の間隙に低熱
伝導高電気伝導体9を密に充填しているので、電気伝導
性とガンマ線遮蔽性能を向上させることができる。さら
に、第4実施形態のように、微粒の複数の半導体粒子7
を低熱伝導高電気伝導体9により各々被覆しないので、
この半導体デバイス1Eの製造が容易である。
Further, since the gap between the semiconductor particles 7 is densely filled with the low thermal conductive and high electrical conductor 9, the electrical conductivity and the gamma ray shielding performance can be improved. Further, as in the fourth embodiment, a plurality of fine semiconductor particles 7
Are not respectively covered with the low heat conductive high electric conductor 9,
The manufacture of this semiconductor device 1E is easy.

【0089】なお、半導体粒子7を電気伝導と熱伝導の
両方が悪いウランの酸化物半導体に構成しても金属ウラ
ンとほぼ同様の効果を有することができる。
Even when the semiconductor particles 7 are formed of a uranium oxide semiconductor having both poor electrical and thermal conductivity, the same effect as that of metallic uranium can be obtained.

【0090】図6は本発明の第6の実施形態に係る半導
体デバイス1Fの縦断面図である。この半導体デバイス
1Fは図1で示す半導体デバイス1Aのウラン系半導体
素子2Aを、薄い平板ないし膜状の複数のウラン系半導
体素子2Fと酸化レニューム等よりなる薄い平板ないし
膜状の複数の低熱伝導高電気伝導体10とを交互に積層
した積層体11に置換した点に特徴がある。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device 1F according to a sixth embodiment of the present invention. In this semiconductor device 1F, the uranium-based semiconductor element 2A of the semiconductor device 1A shown in FIG. 1 is replaced with a plurality of thin plate-shaped or film-shaped uranium-based semiconductor elements 2F and a plurality of thin plate-shaped or film-shaped low thermal conductivity elements made of oxide renewal or the like. It is characterized in that it is replaced with a laminated body 11 in which electric conductors 10 are alternately laminated.

【0091】そして、各ウラン系半導体素子2Fは金属
ウランにアンチモンやタリウム等の5価や3価の不純物
を添加してn型やp型の半導体の薄膜等に構成されてお
り、これら金属ウランは熱伝導性が良いので、金属ウラ
ンのみでは大きな温度差が生じないが、これら各ウラン
系半導体素子2F同士間には熱伝導性の低い低熱伝導高
電気伝導体10を介在させているので、これら低熱伝導
高電気伝導体10の間には温度差を発生させることがで
きる。
Each uranium-based semiconductor element 2F is formed by adding a pentavalent or trivalent impurity such as antimony or thallium to metal uranium to form an n-type or p-type semiconductor thin film. Has a high thermal conductivity, so that a large temperature difference does not occur only with metallic uranium. However, since a low thermal conductive high electrical conductor 10 having low thermal conductivity is interposed between these uranium-based semiconductor elements 2F, A temperature difference can be generated between these low heat conductive high electric conductors 10.

【0092】したがって、一対の高熱伝導電気絶縁体4
a,4bの一方、例えば4a側のみへ図示しない放射性
廃棄物等から与熱すると、この高熱伝導電気絶縁体4a
側のウラン系半導体素子2Fが高温部になる一方、他方
の高熱伝導電気絶縁体4b側のウラン系半導体素子2F
が低温部となり、温度差が発生するので、各ウラン系半
導体素子2Fに電気が発生する。
Therefore, the pair of high thermal conductive electrical insulators 4
When heat is applied from a radioactive waste or the like (not shown) only to one of the sides 4a and 4b, for example, the high heat conductive electrical insulator 4a
The uranium-based semiconductor element 2F on the side of the other high thermal conductive electrical insulator 4b while the uranium-based semiconductor element 2F on the side
Becomes a low temperature part and a temperature difference is generated, so that electricity is generated in each uranium-based semiconductor element 2F.

【0093】あるいは、一対の高熱伝導電気絶縁体4
a,4bの両側から与熱する場合には、その両側が高温
部、その中間部が低温部となって温度差が生じ、各ウラ
ン系半導体素子2Fに電気が発生する。
Alternatively, a pair of high thermal conductive electrical insulators 4
When heat is applied from both sides of a and 4b, a high temperature portion is formed on both sides and a low temperature portion is formed between the two portions, and a temperature difference is generated, and electricity is generated in each uranium-based semiconductor element 2F.

【0094】こうして発生した電気は電気伝導性の高い
各低熱伝導高電気伝導体10と各ウラン系半導体素子2
Fを経て各電極3a,3bに流れ、電線6a,6bから
外部へ出力される。
The electricity generated in this way is converted into each of the low heat conductive high electric conductors 10 having high electric conductivity and each uranium-based semiconductor element 2.
It flows to each electrode 3a, 3b via F, and is output to the outside from the electric wires 6a, 6b.

【0095】そして、各ウラン系半導体素子2F同士間
に熱伝導性の低い低熱伝導高電気伝導体10を介在させ
ているので、大きな温度を発生させることができ、熱電
変換効率を向上させることができる。しかも、これら低
熱伝導高電気伝導体10は電気伝導性が高いので、各ウ
ラン系半導体素子2Fで発生した電気をこれら低熱伝導
高電気伝導体10を介して各電極3a,3bに高効率で
伝導させることができる。
Since the low thermal conductive high electrical conductor 10 having low thermal conductivity is interposed between the uranium-based semiconductor elements 2F, a large temperature can be generated and the thermoelectric conversion efficiency can be improved. it can. In addition, since the low heat conductive high electric conductor 10 has high electric conductivity, electricity generated in each uranium-based semiconductor element 2F is efficiently transmitted to each electrode 3a, 3b through the low heat conductive high electric conductor 10. Can be done.

【0096】図7は本発明の第7の実施形態に係る半導
体デバイス1Gの縦断面図である。この半導体デバイス
1Gは図6で示す半導体デバイス1Fの図中上下一対の
電極3a,3bを削除し、上,下両端の低熱伝導高電気
伝導体10,10の外面(図7では上面と下面)に高熱
伝導電気絶縁体4a,4bを直接接合または接触させる
一方、一つの電極3fを、各ウラン系半導体素子2Fと
各低熱伝導高電気伝導体10との積層体11の一端面
(図7では左端面)と、図中左端の低熱伝導電気絶縁体
5aとの間に密に介在させて、電極3fを1個に削減し
た点に特徴がある。この電極3fは酸化レニューム等の
低熱伝導高電気伝導体よりなり、その両端には一対の電
線6e,6fが接続されている。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device 1G according to the seventh embodiment of the present invention. In this semiconductor device 1G, a pair of upper and lower electrodes 3a and 3b in the figure of the semiconductor device 1F shown in FIG. 6 are omitted, and the outer surfaces (upper and lower surfaces in FIG. 7) of the low thermal conductive high electric conductors 10 at the upper and lower ends. While the high heat conductive electric insulators 4a and 4b are directly joined or contacted with each other, one electrode 3f is connected to one end face of a laminated body 11 of each uranium-based semiconductor element 2F and each low heat conductive high electric conductor 10 (in FIG. 7). It is characterized in that the number of electrodes 3f is reduced to one by being densely interposed between the left end surface (the left end surface) and the low heat conductive electric insulator 5a at the left end in the figure. The electrode 3f is made of a low heat conductive high electric conductor such as an oxide renewal, and a pair of electric wires 6e and 6f are connected to both ends thereof.

【0097】したがって、各ウラン系半導体素子2Fで
発生した電気は各低熱伝導高電気伝導体10を介さず
に、1個の電極3fに直接伝導されるので、その電気伝
導効率を向上させることができる。また、電極3fが1
個であるので、コスト低減を図ることができる。
Therefore, the electricity generated in each uranium-based semiconductor element 2F is directly conducted to one electrode 3f without passing through each of the low heat conduction and high electric conductors 10, so that the electric conduction efficiency can be improved. it can. Also, if the electrode 3f is 1
Since the number is individual, the cost can be reduced.

【0098】図8は本発明の第8実施形態に係る半導体
デバイス1Hの縦断面図である。この半導体デバイス1
Hは図7で示す半導体デバイス1Gの各低熱伝導高電気
伝導体10を、アルミナ等の低熱伝導低電気伝導体12
にそれぞれ置換した点に特徴がある。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device 1H according to an eighth embodiment of the present invention. This semiconductor device 1
H denotes each of the low heat conductive high electric conductors 10 of the semiconductor device 1G shown in FIG.
The feature is that each is replaced.

【0099】したがって、各ウラン系半導体素子2Fに
発生した電気は、これらウラン系半導体素子2Fの両面
に接している低熱伝導低電気伝導体12の電気伝導性が
低いので、これら低熱伝導低電気伝導体12を介さず
に、直接電極3fに伝導される。このために、電気伝導
効率を向上させることができる。
Accordingly, the electricity generated in each of the uranium-based semiconductor elements 2F is low because the low-thermal-conductivity and low-electrical conductors 12 that are in contact with both surfaces of the uranium-based semiconductor elements 2F have low electric conductivity. It is directly conducted to the electrode 3f without passing through the body 12. For this reason, the electric conduction efficiency can be improved.

【0100】図9は本発明の第9実施形態に係る半導体
デバイス1Iの縦断面図である。この半導体デバイス1
Iは、図7で示す半導体デバイス1Gや図8で示す半導
体デバイス1Hのウラン系半導体素子2Fを、酸化ウラ
ンにアンチモンやタリウム等の5価や3価の不純物を添
加してn型やp型の平板ないし薄膜状の半導体素子2G
に置換して低熱伝導高電気伝導体10との積層体14を
構成した点に特徴がある。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device 1I according to a ninth embodiment of the present invention. This semiconductor device 1
I is obtained by adding the uranium-based semiconductor element 2F of the semiconductor device 1G shown in FIG. 7 or the semiconductor device 1H shown in FIG. 8 to n-type or p-type by adding pentavalent or trivalent impurities such as antimony or thallium to uranium oxide. Flat or thin film semiconductor element 2G
Is characterized in that a laminated body 14 with the low heat conductive and high electric conductor 10 is configured by substituting the above.

【0101】各ウラン系半導体素子2Gの酸化ウランは
熱伝導度が低いので、大きな温度差を得ることができ、
熱から電気への変換効率を向上させることができる。
Since the uranium oxide of each uranium-based semiconductor element 2G has low thermal conductivity, a large temperature difference can be obtained.
The conversion efficiency from heat to electricity can be improved.

【0102】一方、この酸化ウランは一般に電気伝導度
が低いので、熱電変換効率が低いが、これらの各ウラン
系半導体素子2Gで発生した電気はその両面に接してい
る低熱伝導高電気伝導体10を介さずに、直接電極3f
に伝導されるので、その熱電変換効率を補償することが
できる。
On the other hand, this uranium oxide generally has low electric conductivity, and therefore has a low thermoelectric conversion efficiency. However, the electricity generated in each of these uranium-based semiconductor elements 2G is generated by the low heat conductive high electric conductor 10 in contact with both surfaces thereof. Without directly passing through the electrode 3f
, The thermoelectric conversion efficiency can be compensated.

【0103】なお、上記ウラン系半導体素子2F,2G
は、以下のウラン系半導体素子にそれぞれ置換してもよ
い。
The uranium-based semiconductor elements 2F, 2G
May be replaced with the following uranium-based semiconductor elements.

【0104】[0104]

【外1】 [Outside 1]

【0105】なお、上記高/低熱伝導と高/低電気伝導
は、ウランまたは酸化ウランの熱伝導度と電気伝導度と
を基準にしたものである。
The high / low thermal conductivity and the high / low electrical conductivity are based on the thermal conductivity and electrical conductivity of uranium or uranium oxide.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、重
金属であるウランを半導体兼放射線遮蔽体として使用す
るので、放射性廃棄物等からの熱を有効かつ安価に電気
に変換することができる。
As described above, according to the present invention, since uranium, which is a heavy metal, is used as both a semiconductor and a radiation shield, heat from radioactive wastes can be effectively and inexpensively converted into electricity. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体デバイス
の縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態に係る半導体デバイス
の縦断面図。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態に係る半導体デバイス
の縦断面図。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施形態に係る半導体デバイス
の縦断面図。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施形態に係る半導体デバイス
の縦断面図。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施形態に係る半導体デバイス
の縦断面図。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施形態に係る半導体デバイス
の縦断面図。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第8の実施形態に係る半導体デバイス
の縦断面図。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第9の実施形態に係る半導体デバイス
の縦断面図。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A〜1I 半導体デバイス 2A〜2G ウラン系半導体素子 3a〜3F 電極 4a,4b 高熱伝導電気絶縁体 5a,5b 低熱伝導電気絶縁体 6a〜6d 電線 7 金属ウランにアンチモンの不純物を添加してなる半
導体粒子 8 被膜 9,10 低熱伝導高電気伝導体 11,13,14 積層体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A-1I Semiconductor device 2A-2G Uranium semiconductor element 3a-3F Electrode 4a, 4b High thermal conductive electrical insulator 5a, 5b Low thermal conductive electrical insulator 6a-6d Electric wire 7 Semiconductor particles which add antimony impurity to metallic uranium 8 Coating 9,10 Low thermal conductivity High electrical conductor 11,13,14 Laminate

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属ウランにアンチモン、ビスマスもし
くはリン等の5価の不純物を添加してn型に形成されて
なることを特徴とするウラン系半導体素子。
1. A uranium-based semiconductor device formed by adding a pentavalent impurity such as antimony, bismuth or phosphorus to metal uranium to form an n-type.
【請求項2】 金属ウランにタリウム、インジウムもし
くはアルミニウム等の3価の不純物を添加してp型に形
成されてなることを特徴とするウラン系半導体素子。
2. A uranium-based semiconductor element formed by adding a trivalent impurity such as thallium, indium or aluminum to uranium metal to form a p-type.
【請求項3】 硫化ウラン、窒化ウランまたは珪化ウラ
ン等のウラン化合物に、5価もしくは3価の金属、また
はその化合物の不純物を添加してなることを特徴とする
ウラン系半導体素子。
3. A uranium-based semiconductor device comprising a uranium compound such as uranium sulfide, uranium nitride, or uranium silicide added with a pentavalent or trivalent metal or an impurity of the compound.
【請求項4】 請求項1または2記載の金属ウラン、あ
るいは請求項3記載のウラン化合物が濃縮ウランである
ことを特徴とするウラン系半導体素子。
4. A uranium-based semiconductor device wherein the metal uranium according to claim 1 or 2 or the uranium compound according to claim 3 is enriched uranium.
【請求項5】 請求項1または2記載の金属ウラン、あ
るいは請求項3記載のウラン化合物は、プルトニウムを
混合してなることを特徴とするウラン系半導体素子。
5. A uranium-based semiconductor device, wherein the uranium metal according to claim 1 or 2 or the uranium compound according to claim 3 is obtained by mixing plutonium.
【請求項6】 金属ウランを水素化、弗素化または酸素
化してなるアモルファスに、アンチモン、ビスマスもし
くはリン等の5価の不純物を添加してn型に形成されて
なることを特徴とするウラン系半導体素子。
6. A uranium-based material formed by adding a pentavalent impurity such as antimony, bismuth or phosphorus to an amorphous material obtained by hydrogenating, fluorinating or oxygenating metallic uranium to form an n-type. Semiconductor element.
【請求項7】 金属ウランを水素化、弗素化または酸素
化してなるアモルファスに、タリウム、インジウムもし
くはアルミニウム等の3価の不純物を添加してp型に形
成されてなることを特徴とするウラン系半導体素子。
7. A uranium-based metal formed by adding trivalent impurities such as thallium, indium, or aluminum to amorphous obtained by hydrogenating, fluorinating, or oxygenating metal uranium to form a p-type. Semiconductor element.
【請求項8】 請求項1,2,4,5,6,7記載の金
属ウランを、酸化ウランに置換してなることを特徴とす
るウラン系半導体素子。
8. A uranium-based semiconductor device, wherein the metal uranium according to claim 1, 2, 4, 5, 6, 7 is replaced with uranium oxide.
【請求項9】 二酸化ウランよりも酸素の割合が多い複
数の2.001〜2.1酸化ウラン半導体の粒子表面
を、前記2.001〜2.1酸化ウラン半導体に比較し
て高電気伝導かつ低熱伝導の物質の膜で被覆し、これら
の粒径が異なる複数種の被覆粒子を一体成形してなるこ
とを特徴とするウラン系半導体素子。
9. The surface of a plurality of particles of 2.00 to 2.1 uranium oxide semiconductors having a higher oxygen content than uranium dioxide has higher electric conductivity and higher electric conductivity than the 2.00 to 2.1 uranium oxide semiconductors. A uranium-based semiconductor device characterized by being coated with a film of a material having low thermal conductivity and integrally forming a plurality of types of coated particles having different particle sizes.
【請求項10】 二酸化ウランよりも酸素の割合が少な
い複数の1.999〜1.9酸化ウラン半導体の粒子表
面を、前記1.999〜1.9酸化ウラン半導体に比較
して高電気伝導かつ低熱伝導の物質の膜で被覆し、これ
らの粒径が異なる複数種の被覆粒子を一体成形してなる
ウラン系半導体素子。
10. The surface of a plurality of particles of 1.999 to 1.9 uranium oxide semiconductor having a lower proportion of oxygen than uranium dioxide has higher electric conductivity and higher electric conductivity than that of said 1.999 to 1.9 uranium oxide semiconductor. A uranium-based semiconductor element formed by integrally forming a plurality of types of coated particles having different particle diameters, which are coated with a film of a material having low thermal conductivity.
【請求項11】 珪素と鉄とウランの重量比が1対0.
99〜0.992対0.1〜0.008の酸素化アモル
ファス半導体に、5価または3価の金属の不純物を添加
してなることを特徴とするウラン系半導体素子。
11. The weight ratio of silicon to iron to uranium is 1: 0.1.
A uranium-based semiconductor device characterized by adding a pentavalent or trivalent metal impurity to an oxygenated amorphous semiconductor having a ratio of 99 to 0.992 to 0.1 to 0.008.
【請求項12】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
の複数のウラン系半導体素子の粒子表面を高電気伝導か
つ低熱伝導の物質の膜で被覆し、これらの粒径が異なる
複数種の被覆粒子を一体成形してなることを特徴とする
ウラン系半導体素子。
12. A plurality of uranium-based semiconductor elements according to claim 1, wherein the particle surfaces of the plurality of uranium-based semiconductor elements are coated with a film of a substance having high electrical conductivity and low thermal conductivity, and these have different particle sizes. A uranium-based semiconductor device characterized by being integrally formed with the coated particles of the above.
【請求項13】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
のウラン系半導体素子を、高電気伝導かつ低熱伝導の物
質中に分散混合してなることを特徴とするウラン系半導
体素子。
13. A uranium-based semiconductor device comprising the uranium-based semiconductor device according to claim 1 dispersed and mixed in a material having high electrical conductivity and low thermal conductivity.
【請求項14】 高密度低電気伝導度の非核分裂物質か
らなる半導体に、高電気伝導かつ低熱伝導の物質を分散
混合して形成した半導体に、ウランを不純物として添加
してなることを特徴とするウラン系半導体素子。
14. A semiconductor formed by dispersing and mixing a substance having high electrical conductivity and low thermal conductivity into a semiconductor made of a non-fission substance having high density and low electrical conductivity, and adding uranium as an impurity to the semiconductor. Uranium-based semiconductor device.
【請求項15】 請求項1〜14のいずれか1項に記載
のウラン系半導体素子と、このウラン系半導体素子の一
面とその他面とに一対の電極をそれぞれ介して積層され
た高熱伝導電気絶縁体と、これらウラン系半導体素子、
電極および高熱伝導電気絶縁体の積層方向に直交する端
面を被覆する低熱伝導電気絶縁体と、を具備しているこ
とを特徴とする半導体デバイス。
15. A uranium-based semiconductor device according to claim 1, and a high thermal conductive electrical insulation laminated on one surface and the other surface of the uranium-based semiconductor device via a pair of electrodes, respectively. Body, these uranium-based semiconductor elements,
A low thermal conductive electrical insulator covering an end face of the electrode and the high thermal conductive electrical insulator perpendicular to the laminating direction.
【請求項16】 請求項1〜14のいずれか1項に記載
の複数のウラン系半導体素子と、これらウラン系半導体
素子と交互に積層された複数の電極と、これらウラン系
半導体素子と電極との積層方向に直交する端面を被覆す
る低熱伝導電気絶縁体と、これら低熱伝導電気絶縁体の
両端面とこれら両端面側に位置する一対の電極の外面と
に接合または接触された高熱伝導電気絶縁体と、を具備
していることを特徴とする半導体デバイス。
16. A plurality of uranium-based semiconductor elements according to claim 1, a plurality of electrodes alternately stacked with these uranium-based semiconductor elements, and a plurality of uranium-based semiconductor elements and electrodes. A low thermal conductive electrical insulator covering an end surface orthogonal to the laminating direction of the high thermal conductive electrical insulator joined or contacted to both end surfaces of the low thermal conductive electrical insulator and an outer surface of a pair of electrodes located on both end surface sides thereof And a body.
【請求項17】 請求項1〜14のいずれか1項に記載
のウラン系半導体素子またはそのアモルファス半導体の
粉末圧縮体を、高融点かつ高電気伝導の粉末圧縮体より
なる電極に接合または接触させ、この電極の電線引出し
部分以外の他端表面を電気絶縁性が高く、かつ熱伝導性
が良い物質の粉末圧縮体よりなる高熱伝導電気絶縁体に
接触させ、これ等の空隙を酸化珪素またはアルミナの電
気絶縁粉末で充填し、これらを一体圧縮成形、またはそ
の後焼結焼鈍してなることを特徴とする半導体デバイ
ス。
17. A uranium-based semiconductor element or an amorphous semiconductor powder compact thereof according to any one of claims 1 to 14, which is joined or brought into contact with an electrode made of a high melting point and high electric conductivity powder compact. The other end surface of the electrode other than the wire lead-out portion is brought into contact with a high heat conductive electric insulator made of a powder compact of a material having a high electric insulation and a good heat conductivity, and these gaps are made of silicon oxide or alumina. A semiconductor device characterized by being filled with an electrically insulating powder of the above and then subjected to integral compression molding or subsequent sinter annealing.
【請求項18】 請求項1〜14のいずれか1項に記載
の複数のウラン系半導体素子と、これらウラン系半導体
素子と交互に積層された複数の低熱伝導高電気伝導体
と、これら低熱伝導高電気伝導体とウラン系半導体素子
の積層方向両端に位置する一対のウラン系半導体素子の
外面に一対の電極をそれぞれ介して積層された高熱伝導
電気絶縁体と、これら高熱伝導電気絶縁体とウラン系半
導体素子と低熱伝導高電気伝導体との積層方向に直交す
る端面を被覆する低熱伝導電気絶縁体と、を具備してい
ることを特徴とする半導体デバイス。
18. A plurality of uranium-based semiconductor elements according to claim 1, a plurality of low-thermal-conductivity high-electric conductors alternately stacked with these uranium-based semiconductor elements; A high heat conductive electrical insulator laminated via a pair of electrodes on outer surfaces of a pair of uranium semiconductor devices located at both ends in the stacking direction of the high electrical conductor and the uranium semiconductor device; A semiconductor device comprising: a low thermal conductive electrical insulator covering an end surface of a series semiconductor element and a low thermal conductive high electrical conductor perpendicular to a laminating direction.
【請求項19】 請求項1〜14のいずれか1項に記載
の複数のウラン系半導体素子と、これらウラン系半導体
素子と交互に積層された複数の低熱伝導高電気伝導体
と、これら低熱伝導高電気伝導体とウラン系半導体素子
の積層方向両端に位置する一対のウラン系半導体素子の
外面にそれぞれ積層された高熱伝導電気絶縁体と、これ
らウラン系半導体素子と低熱伝導高電気伝導体との積層
方向に直交する一端面に接合された電極と、この電極の
外面および一対の高熱伝導電気絶縁体の各一端面ならび
にこれら高熱伝導電気絶縁体とウラン系半導体素子と低
熱伝導高電気伝導体との積層方向に直交する各一端面を
それぞれ被覆する低熱伝導電気絶縁体と、を具備してい
ることを特徴とする半導体デバイス。
19. A plurality of uranium-based semiconductor devices according to any one of claims 1 to 14, a plurality of low-thermal-conductivity high-electrical conductors alternately stacked with these uranium-based semiconductor devices, and a low-thermal conductivity. A high thermal conductive electrical insulator laminated on the outer surfaces of a pair of uranium based semiconductor elements located at both ends in the stacking direction of the high electrical conductor and the uranium based semiconductor element; An electrode joined to one end face orthogonal to the laminating direction, and an outer face of the electrode and one end face of each of the pair of high heat conductive electric insulators, and these high heat conductive electric insulators, a uranium-based semiconductor element, and a low heat conductive high electric conductor; And a low thermal conductive electrical insulator covering each one end face orthogonal to the laminating direction of the semiconductor device.
【請求項20】 ウラン系半導体素子またはそのアモル
ファス半導体、電極低熱伝導電気絶縁体、低熱伝導高電
気伝導体および高熱伝導電気絶縁体をそれぞれ圧縮粉末
成形体により形成すると共に、これら圧縮粉末成形体を
焼結焼鈍して一体に成形していることを特徴とする請求
項18または19に記載の半導体デバイス。
20. A uranium-based semiconductor element or an amorphous semiconductor thereof, an electrode low thermal conductive electrical insulator, a low thermal conductive high electrical conductor and a high thermal conductive electrical insulator are each formed by a compressed powder compact, and these compacted powder compacts are formed. The semiconductor device according to claim 18, wherein the semiconductor device is formed integrally by sintering and annealing.
【請求項21】 低熱伝導高電気伝導体を低熱伝導低電
気伝導体に置換したことを特徴とする請求項18または
19記載の半導体デバイス。
21. The semiconductor device according to claim 18, wherein the low heat conductive high electric conductor is replaced by a low heat conductive low electric conductor.
【請求項22】 高熱伝導電気絶縁体は、ベリリアより
なることを特徴とする請求項15〜21のいずれか1項
に記載の半導体デバイス。
22. The semiconductor device according to claim 15, wherein the high thermal conductive electrical insulator is made of beryllia.
【請求項23】 低熱伝導電気絶縁体は、アルミナより
なることを特徴とする請求項15〜22のいずれか1項
に記載の半導体デバイス。
23. The semiconductor device according to claim 15, wherein the low thermal conductive electrical insulator is made of alumina.
【請求項24】 低熱伝導高電気伝導体は、タングステ
ンまたは酸化レニュームよりなることを特徴とする請求
項19記載の半導体デバイス。
24. The semiconductor device according to claim 19, wherein the low heat conductive high electric conductor is made of tungsten or oxide renewal.
【請求項25】 電極には導線を電気的に接続している
ことを特徴とする請求項15〜24のいずれか1項に記
載の半導体デバイス。
25. The semiconductor device according to claim 15, wherein a conductive wire is electrically connected to the electrode.
【請求項26】 請求項15〜25のいずれか1項に記
載の半導体デバイスと、この半導体デバイスの熱源であ
る放射性廃棄物と、を具備していることを特徴とする発
電設備。
26. A power generation facility, comprising: the semiconductor device according to claim 15; and radioactive waste that is a heat source of the semiconductor device.
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