RU144220U1 - DEVICE FOR TRANSFORMING IONIZING RADIATION IN ELECTRIC ENERGY - Google Patents

DEVICE FOR TRANSFORMING IONIZING RADIATION IN ELECTRIC ENERGY Download PDF

Info

Publication number
RU144220U1
RU144220U1 RU2014104917/07U RU2014104917U RU144220U1 RU 144220 U1 RU144220 U1 RU 144220U1 RU 2014104917/07 U RU2014104917/07 U RU 2014104917/07U RU 2014104917 U RU2014104917 U RU 2014104917U RU 144220 U1 RU144220 U1 RU 144220U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
atomic number
conductor
biomorphic
matrix
silicon carbide
Prior art date
Application number
RU2014104917/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Евгеньевич Ершов
Николай Владимирович Классен
Владимир Николаевич Курлов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН)
Priority to RU2014104917/07U priority Critical patent/RU144220U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU144220U1 publication Critical patent/RU144220U1/en

Links

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

1. Устройство для преобразования ионизирующих излучений в электроэнергию, состоящее из проводников с малым и большим атомным номером, разделенных слоем изолятора, отличающееся тем, что в роли проводника с малым атомным номером выступает биоморфная матрица, полученная на основе древесины2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает углеродная биоморфная микроканальная матрица.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает карбидокремниевая биоморфная микроканальная матрица.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает углеродная биоморфная микроканальная матрица с нанесенным на нее слоем карбида кремния.5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает карбидокремниевая биоморфная микроканальная матрица, и изолирующий слой организуется путем оксидирования карбида кремния на поверхности матрицы с образованием слоя SiO.6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает углеродная биоморфная микроканальная матрица с нанесенным на нее слоем карбида кремния, и изолирующий слой организуется путем оксидирования карбида кремния на поверхности матрицы с образованием слоя SiO.7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в роли проводника с большим атомным номером используются радиоактивные металлы или сплавы.8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в роли проводника с большим атомным номером выступают растворы солей тяжелых металлов или суперионных проводнико�1. A device for converting ionizing radiation into electricity, consisting of conductors with a small and large atomic number, separated by an insulator layer, characterized in that the role of a conductor with a small atomic number is a biomorphic matrix derived from wood2. The device according to claim 1, characterized in that the carbon biomorphic microchannel matrix acts as a conductor with a small atomic number. 3. The device according to claim 1, characterized in that the silicon carbide biomorphic microchannel matrix acts as a conductor with a small atomic number. The device according to claim 1, characterized in that a carbon biomorphic microchannel matrix with a silicon carbide layer deposited on it acts as a conductor with a small atomic number. The device according to claim 1, characterized in that the silicon carbide biomorphic microchannel matrix acts as a conductor with a small atomic number, and the insulating layer is organized by oxidizing silicon carbide on the matrix surface to form a SiO.6 layer. The device according to claim 1, characterized in that a carbon biomorphic microchannel matrix with a silicon carbide layer deposited on it acts as a conductor with a small atomic number, and the insulating layer is organized by oxidizing silicon carbide on the matrix surface to form a SiO.7 layer. The device according to claim 1, characterized in that in the role of a conductor with a large atomic number, radioactive metals or alloys are used. The device according to claim 1, characterized in that the role of a conductor with a large atomic number is played by solutions of salts of heavy metals or superionic conductor�

Description

Полезная модель относится к области методов преобразования ионизирующих излучений в электроэнергию.The utility model relates to the field of methods for converting ionizing radiation into electricity.

В настоящее время для решения ряда задач необходимы автономные источники электроэнергии с длительным периодом работы. Такие источники электроэнергии востребованы, например, при использовании за полярным кругом, в космосе и т.д., то есть при работе в труднодоступных местах, удаленных от энергетической инфраструктуры. В качестве источников энергии могут выступать радиоактивные короткоживущие изотопы, при ядерном распаде которых выделяется целый ряд высокоэнергетических частиц и излучений. В связи с этим актуальной задачей становиться разработка способов преобразования энергии ионизирующих излучений в электроэнергию.Currently, to solve a number of problems, autonomous sources of electricity with a long period of work are needed. Such sources of electricity are in demand, for example, when used beyond the Arctic Circle, in space, etc., that is, when working in hard-to-reach places remote from the energy infrastructure. Radioactive short-lived isotopes can act as energy sources, during the nuclear decay of which a whole series of high-energy particles and radiation are emitted. In this regard, the urgent task is to develop methods for converting the energy of ionizing radiation into electricity.

Основными промышленно используемыми устройствами получения электроэнергии от ионизирующих излучений являются радиоизотопные термоэлектрогенераторы (РИТЭГи). В таких устройствах в качестве источника энергии используются радиоактивные изотопы. Излучаемая ими энергия поглощается и превращается в тепло, при этом нагревая полупроводниковый термоэлектрический элемент, который производит электричество. Было разработано и произведено несколько типов таких устройств, различных габаритов и мощности, начиная от микроваттных батарей для кардиостимуляторов с размерами аналогичных элементам питания тип A, AA, AAA и заканчивая крупногабаритными РИТЭГами с массой до 2300 кг (модель ИЭУ-1), которые нашли свое применение в качестве источников питания для маяков, межпланетных станций и др.The main industrially used devices for generating electricity from ionizing radiation are radioisotope thermoelectric generators (RTGs). In such devices, radioactive isotopes are used as an energy source. The energy emitted by them is absorbed and converted into heat, while heating a semiconductor thermoelectric element that produces electricity. Several types of such devices, of various sizes and capacities, were developed and manufactured, ranging from microwatt batteries for pacemakers with sizes similar to batteries type A, AA, AAA and ending with large RTGs weighing up to 2300 kg (model IED-1), which found their application as power sources for lighthouses, interplanetary stations, etc.

Главными достоинствами такого типа устройств являются отсутствие движущихся частей, что обуславливает длительный срок необслуживаемой работы (не менее 10 лет), широкий диапазон рабочих температур, возможность работы под землей, под водой и в космосе.The main advantages of this type of device are the absence of moving parts, which leads to a long service life (at least 10 years), a wide range of operating temperatures, the ability to work underground, underwater and in space.

К недостаткам РИТЭГов можно отнести низкий КПД 3-7%, что связано с низким коэффициентом преобразования тепла в электроэнергию термоэлектрическими батареями.The disadvantages of RTGs include a low efficiency of 3-7%, which is associated with a low coefficient of conversion of heat into electricity by thermoelectric batteries.

Кроме того, в последнее время все больший интерес вызывают устройства для прямого преобразования радиации в электроэнергию, принцип действия которых более подробно объяснен ниже, однако практического применения они в настоящее время не имеют из-за сложностей в производстве и низким КПД.In addition, in recent years, devices for the direct conversion of radiation into electricity have been of increasing interest, the principle of operation of which is explained in more detail below, however, they currently have no practical application due to difficulties in production and low efficiency.

АналогAnalogue

Из уровня техники известны устройства для получения электроэнергии от источников радиоактивного излучения. Так, например, известно устройство [патент US 2005/0077876 A1 от 14.04.2005], преобразующее энергию ионизирующих излучений в электроэнергию, состоящее из нескольких пластин композита, который состоит из последовательно лежащих слоев изолятор - металл с малым атомным номером - изолятор - металл с большим атомным номером. Слои металла с малым атомным номером соединены параллельно между собой и изолированы от слоев тяжелого металла, также соединенных параллельно. Пучок ионизирующего излучения падает перпендикулярно поверхности пластины. При прохождении через пластину, ионизирующее излучение поглощается за счет комптоновского рассеяния и фотоэффекта, выбивая электроны с электронных оболочек атомов. Количество электронов, выбиваемых из тяжелого металла больше, чем из более легкого, за счет чего между ними возникает разность потенциалов. Дополнительное увеличение разности потенциалов достигается при поглощении электронов, выбитых из тяжелого металла, слоями легкого металла.The prior art devices for generating electricity from radioactive sources. So, for example, a device is known [patent US 2005/0077876 A1 of 04/14/2005], which converts the energy of ionizing radiation into electricity, consisting of several composite plates, which consists of successive layers of insulator - metal with a small atomic number - insulator - metal with large atomic number. Layers of metal with a small atomic number are connected in parallel with each other and isolated from layers of heavy metal, also connected in parallel. A beam of ionizing radiation falls perpendicular to the surface of the plate. When passing through a plate, ionizing radiation is absorbed due to Compton scattering and the photoelectric effect, knocking electrons from the electron shells of atoms. The number of electrons knocked out from a heavy metal is greater than from a lighter metal, due to which a potential difference arises between them. An additional increase in the potential difference is achieved by the absorption of electrons knocked out of a heavy metal by layers of light metal.

Главным недостатком известного устройства заключается в том, что оно имеет низкий КПД, который на опытных образцах, представленных авторами составил ~10-5%.The main disadvantage of the known device is that it has a low efficiency, which in the prototypes presented by the authors amounted to ~ 10 -5 %.

ПрототипPrototype

Наиболее близким к заявляемой модели по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является устройство для преобразования ионизирующих излучений в электрическую энергию [патент US 2010/0061503 A1 от 11.03.2010]. Характерной особенностью устройства является то, что элементарными преобразующими радиацию элементами являются наноразмерные объекты, такие как нанослои, нанокластеры и нанотрубки, из проводников с малым и большим атомным номером, разделенные слоем изолятора и определенным образом связанные между собой.Closest to the claimed model in terms of essential features and the technical result achieved is a device for converting ionizing radiation into electrical energy [patent US 2010/0061503 A1 of 03/11/2010]. A characteristic feature of the device is that the elementary elements that convert radiation are nanoscale objects, such as nanolayers, nanoclusters and nanotubes, from conductors with a small and large atomic number, separated by an insulator layer and connected in a certain way to each other.

Главным недостатком устройства являются большие технологические сложности, возникающие при его изготовлении, связанные с необходимостью наномасштабного управления структурой преобразователя и необходимостью осуществить параллельное или последовательное соединение всех элементарных преобразующих «ячеек» между собой.The main disadvantage of the device is the great technological difficulties that arise during its manufacture, associated with the need for nanoscale control of the structure of the converter and the need to carry out parallel or serial connection of all elementary converting "cells" to each other.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель состоит в улучшении технологичности процесса получения, увеличении максимальных геометрических размеров, повышении рабочих температур, а также снижении себестоимости, устройств для преобразования ионизирующих излучений в электрическую энергию, за счет использования биоморфных углеродных и карбидокремниевых матриц, полученных из древесины, в качестве основы для их изготовления.The technical result, which is claimed by the claimed utility model, is to improve the manufacturability of the production process, increase the maximum geometric dimensions, increase operating temperatures, as well as reduce costs, devices for converting ionizing radiation into electrical energy through the use of biomorphic carbon and silicon carbide matrices obtained from wood, as a basis for their manufacture.

Поставленные заявителем технические результаты достигаются тем, что в устройстве для преобразования ионизирующих излучений в электрическую энергию, состоящем из проводников с малым и большим атомным номером, разделенных слоем изолятора, в роли проводника с малым атомным номером выступает биоморфная матрица, полученная на основе древесиныThe technical results set by the applicant are achieved in that in a device for converting ionizing radiation into electrical energy, consisting of conductors with a small and large atomic number, separated by an insulator layer, a biomorphic matrix based on wood acts as a conductor with a small atomic number

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, в качестве проводника с малым атомным номером выступает углеродная биоморфная микроканальная матрица.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, a carbon biomorphic microchannel matrix acts as a conductor with a small atomic number.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, в качестве проводника с малым атомным номером выступает карбидокремниевая биоморфная микроканальная матрица.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, a silicon carbide biomorphic microchannel matrix acts as a conductor with a small atomic number.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, в качестве проводника с малым атомным номером выступает углеродная биоморфная микроканальная матрица с нанесенным на нее слоем карбида кремния.In addition, in the particular case of implementing the utility model, a carbon biomorphic microchannel matrix with a silicon carbide layer deposited on it acts as a conductor with a small atomic number.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, в качестве проводника с малым атомным номером выступает карбидокремниевая биоморфная микроканальная матрица и изолирующий слой организуется путем оксидирования карбида кремния на поверхности матрицы, с образованием слоя SiO2.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, a silicon carbide biomorphic microchannel matrix acts as a conductor with a small atomic number and the insulating layer is organized by oxidizing silicon carbide on the matrix surface to form a SiO 2 layer.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, в качестве проводника с малым атомным номером выступает углеродная биоморфная микроканальная матрица с нанесенным на нее слоем карбида кремния и изолирующий слой организуется путем оксидирования карбида кремния на поверхности матрицы, с образованием слоя SiO2.In addition, in the particular case of implementing the utility model, a carbon biomorphic microchannel matrix with a silicon carbide layer deposited on it acts as a conductor with a small atomic number and the insulating layer is organized by oxidizing silicon carbide on the matrix surface to form a SiO 2 layer.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, в роли проводника с большим атомным номером используются радиоактивные металлы или сплавы. Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, в роли проводника с большим атомным номером выступают растворы солей тяжелых металлов или суперионных проводников.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, radioactive metals or alloys are used as a conductor with a large atomic number. In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the role of a conductor with a large atomic number is played by solutions of salts of heavy metals or superionic conductors.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, в качестве основы для получения биоморфной проводящей матрицы из проводника с малым атомным номером используется предварительно прессованная древесина.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, pre-pressed wood is used as the basis for obtaining a biomorphic conductive matrix from a conductor with a small atomic number.

На Фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для преобразования ионизирующих излучений в электрическую энергию. Устройство состоит из микроканальной матрицы из проводящего материала с малым атомным номером (коллектора) (1). Поверхность микроканалов покрыта слоем изолятора (2), в то время как сами каналы заполнены проводником с большим атомным номером (эмиттера) (3). К коллектору и к эмиттеру присоединены токосъемные провода (4).In FIG. 1 shows a schematic diagram of a device for converting ionizing radiation into electrical energy. The device consists of a microchannel matrix of conductive material with a small atomic number (collector) (1). The surface of the microchannels is covered with a layer of insulator (2), while the channels themselves are filled with a conductor with a large atomic number (emitter) (3). Collector wires (4) are connected to the collector and to the emitter.

На Фиг. 2 показана схема работы устройства для преобразования ионизирующих излучений в электроэнергию. При прохождении ионизирующего излучения (5) через устройство, оно, преимущественно поглощается материалом эмиттера (3), при этом выбивая электроны (6), которые, проходя через слой изолятора (2), поглощаются материалом коллектора (1), за счет чего возникает разность потенциалов. Для создания устройства с высоким КПД необходимо одновременное выполнение нескольких условий. Во-первых: это большая разница атомных номеров материалов коллектора и эмиттера для обеспечения преимущественного поглощения гамма квантов в эмиттере. Во-вторых: отдельные слои проводника с большим атомным номером должны быть достаточно тонкими (~0,1-10 мкм), чтобы обеспечить возможность электронам, выбиваемым в центральной части пластины, достичь коллектора. В-третьих: очень важную роль играет слой диэлектрика, который, с одной стороны, должен быть проницаем для выбиваемых быстрых электронов, а с другой стороны его толщина (~1-100 нм) должна быть достаточно большой для обеспечения хороших изолирующих свойств и минимизации токов утечки посредством миграции тепловых электронов.In FIG. 2 shows a diagram of a device for converting ionizing radiation into electricity. When ionizing radiation (5) passes through the device, it is predominantly absorbed by the emitter material (3), while knocking out electrons (6), which, passing through the insulator layer (2), are absorbed by the collector material (1), due to which the difference potentials. To create a device with high efficiency, several conditions must be fulfilled simultaneously. First: this is a big difference in the atomic numbers of the collector and emitter materials to ensure predominant absorption of gamma quanta in the emitter. Secondly: individual layers of a conductor with a large atomic number must be thin enough (~ 0.1-10 μm) to allow electrons knocked out in the central part of the plate to reach the collector. Thirdly, a dielectric layer plays a very important role, which, on the one hand, must be permeable to knocked out fast electrons, and on the other hand, its thickness (~ 1-100 nm) should be large enough to ensure good insulating properties and minimize currents leakage through migration of thermal electrons.

В связи с необходимостью нано- и микромасштабного управления структурой устройства для преобразования ионизирующих излучений в электрическую энергию, изготовление его традиционными методами, например путем организации такой структуры из нанотрубок, является сложным и дорогостоящим процессом. В данной полезной модели предлагается использование биоморфных материалов в качестве основы для получения устройства.Due to the need for nano- and micro-scale control of the structure of the device for converting ionizing radiation into electrical energy, its manufacture by traditional methods, for example, by organizing such a structure from nanotubes, is a complex and expensive process. This utility model proposes the use of biomorphic materials as the basis for obtaining the device.

Биоморфные матрицы - это новый класс материалов, главной особенностью которых является использование древесины в качестве основы для их получения. Древесину пиролизуют, т.е. нагревают до высоких температур в инертной атмосфере, в результате чего получается микроканальная углеродная матрица, сохраняющая структуру исходной древесины (древесный уголь). На Фиг. 3 и 4 показаны примеры таких биоуглеродных матриц на основе древесины ели и березы. Кроме того на Фиг. 5 показана биоморфная карбидокремниевая матрица, которую можно получить путем силицирования исходной биоморфной углеродной матрицы расплавом кремния, с последующим удалением его излишков из микроканалов.Biomorphic matrices are a new class of materials, the main feature of which is the use of wood as the basis for their production. The wood is pyrolyzed, i.e. heated to high temperatures in an inert atmosphere, resulting in a microchannel carbon matrix that preserves the structure of the original wood (charcoal). In FIG. 3 and 4 show examples of such biocarbon matrices based on spruce and birch wood. Furthermore, in FIG. 5 shows a biomorphic silicon carbide matrix, which can be obtained by siliconizing the initial biomorphic carbon matrix with a silicon melt, followed by removal of its excess from microchannels.

Применение биоморфных углеродных и карбидокремниевых матриц для изготовления устройства оптимально по целому ряду причин. Во-первых: низкие атомные номера элементов составляющих матрицу обеспечивают слабое поглощение радиации коллектором. Во-вторых: низкое удельное сопротивление, которое для биоморфного карбида кремния составляет ~10-1 Ом*см, а для биоуглерода ~10-4 Ом*см. В-третьих: микронный диаметр каналов, а также возможность управления этой величиной путем выбора и модифицирования исходной древесины, что позволяет преобразовывать гамма излучение с меньшей длиной волны и оптимизировать характеристики под конкретные спектры излучения. В-четвертых: заметно более низкая себестоимость матриц по сравнению с материалами, состоящими из нанотрубок и нанокластеров. Важным технологическим преимуществом биоморфных матриц является отсутствие необходимости отдельно соединять все элементарные преобразующие микроканальные элементы. Это обеспечивается тем, что стенки соседних микроканалов являются общими и в них есть поры, связывающие между собой соседние каналы. За счет этого и микроканальный коллектор и микроцилиндрический эмиттер оказываются самосвязанными.The use of biomorphic carbon and silicon carbide matrices for the manufacture of the device is optimal for a number of reasons. First: the low atomic numbers of the elements making up the matrix provide weak absorption of radiation by the collector. Secondly: low resistivity, which is ~ 10 -1 Ohm * cm for biomorphic silicon carbide, and ~ 10 -4 Ohm * cm for biocarbon. Thirdly: the micron diameter of the channels, as well as the ability to control this value by selecting and modifying the source wood, which allows you to convert gamma radiation with a shorter wavelength and optimize the characteristics for specific radiation spectra. Fourth: a markedly lower cost of matrices compared to materials consisting of nanotubes and nanoclusters. An important technological advantage of biomorphic matrices is the absence of the need to separately connect all elementary transforming microchannel elements. This is ensured by the fact that the walls of adjacent microchannels are common and they have pores that connect adjacent channels to each other. Due to this, both the microchannel collector and the micro-cylindrical emitter are self-connected.

Важно отметить, что помимо оптимизации эффективности устройства путем выбора исходной древесины, существует возможность изменения размеров и формы каналов за счет предварительного прессования исходной древесной заготовки, что открывает широкие возможности для управления характеристиками устройства. На Фиг. 6 показан пример такой углеродной матрицы на основе прессованной древесины ели.It is important to note that in addition to optimizing the efficiency of the device by choosing the source wood, there is the possibility of changing the size and shape of the channels due to the preliminary pressing of the original wood billet, which opens up great opportunities for controlling the device characteristics. In FIG. Figure 6 shows an example of such a carbon matrix based on pressed spruce wood.

Кроме того, матрицы из биоуглерода обладают высокой химической стойкость и высокими рабочими температурами в инертной, а в случае карбидокремниевой матрицы, и в окислительных средах.In addition, biocarbon matrices have high chemical resistance and high operating temperatures in an inert, and in the case of silicon carbide, matrix in oxidizing media.

Для изготовления устройства для преобразования ионизирующих излучений в электрическую энергию необходимым условием является создание изолирующего слоя на внутренней поверхности микроканалов. В качестве изолятора могут быть использованы оксиды различных элементов, нанесенные с использованием золь-гель методов.For the manufacture of a device for converting ionizing radiation into electrical energy, a necessary condition is the creation of an insulating layer on the inner surface of the microchannels. Oxides of various elements deposited using sol-gel methods can be used as an insulator.

В данной заявке предлагается использовать еще один способ создания слоя изолятора. Он основан на том, что при окислени карбида кремния при температурах выше ~800°C на его поверхности образуется слой аморфного SiO2, обладающего очень высоким электрическим сопротивлением. Используя эту особенность карбида кремния мы можем создать тонкий слой изолятора, разделяющего микроканальный коллектор и эмиттер. В случае с карбидокремниевыми матрицами достаточно простого отжига в кислородосодержащей атмосфере. Для углеродных матриц необходимо ввести еще одну операцию предварительного нанесения слоя карбида кремния на внутреннюю поверхность микроканалов, что можно осуществить, например, за счет выдержки в парах кремния при высоких температурах.This application proposes to use another method of creating an insulator layer. It is based on the fact that upon oxidation of silicon carbide at temperatures above ~ 800 ° C, a layer of amorphous SiO 2 having a very high electrical resistance is formed on its surface. Using this feature of silicon carbide, we can create a thin layer of insulator separating the microchannel collector and emitter. In the case of silicon carbide matrices, simple annealing in an oxygen-containing atmosphere is sufficient. For carbon matrices, it is necessary to introduce another operation of preliminary deposition of a silicon carbide layer on the inner surface of microchannels, which can be done, for example, by exposure to silicon vapors at high temperatures.

Полученную таким образом матрицу необходимо заполнить проводником с большим атомным номером, в роли которого могут выступать тяжелые металлы, в том числе и радиоактивные, суперионные проводники и растворы, содержащие ионы тяжелых металлов. При этом при использовании радиоактивных материалов, такое устройство не будет требовать внешнего источника радиации и может работать как гальванический элемент.The matrix obtained in this way must be filled with a conductor with a large atomic number, the role of which can be heavy metals, including radioactive, superionic conductors and solutions containing heavy metal ions. Moreover, when using radioactive materials, such a device will not require an external radiation source and can work as a galvanic cell.

Второй вариант - использование в качестве изолятора двойного электрического слоя. Этот слой имеет толщину <1 нм и обладает относительно низкими токами утечки и естественным образом возникает на границе материала с ионными растворами и супериониками, т.е. дополнительная операция по нанесению изолятора не потребуется.The second option is to use a double electric layer as an insulator. This layer has a thickness <1 nm and has relatively low leakage currents and naturally arises at the interface of the material with ionic solutions and superionics, i.e. no additional insulator application is required.

Заявляемую полезную модель, возможно реализовать с использованием известных средств и методов, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности "промышленная применимость".The claimed utility model can be implemented using known means and methods, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability criterion of "industrial applicability".

Claims (9)

1. Устройство для преобразования ионизирующих излучений в электроэнергию, состоящее из проводников с малым и большим атомным номером, разделенных слоем изолятора, отличающееся тем, что в роли проводника с малым атомным номером выступает биоморфная матрица, полученная на основе древесины1. A device for converting ionizing radiation into electricity, consisting of conductors with a small and large atomic number, separated by an insulator layer, characterized in that the role of a conductor with a small atomic number is a biomorphic matrix derived from wood 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает углеродная биоморфная микроканальная матрица.2. The device according to claim 1, characterized in that the carbon biomorphic microchannel matrix acts as a conductor with a small atomic number. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает карбидокремниевая биоморфная микроканальная матрица.3. The device according to claim 1, characterized in that the silicon carbide biomorphic microchannel matrix acts as a conductor with a small atomic number. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает углеродная биоморфная микроканальная матрица с нанесенным на нее слоем карбида кремния.4. The device according to claim 1, characterized in that the carbon biomorphic microchannel matrix with a silicon carbide layer deposited on it acts as a conductor with a small atomic number. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает карбидокремниевая биоморфная микроканальная матрица, и изолирующий слой организуется путем оксидирования карбида кремния на поверхности матрицы с образованием слоя SiO2.5. The device according to claim 1, characterized in that the silicon carbide biomorphic microchannel matrix acts as a conductor with a small atomic number, and the insulating layer is organized by oxidizing silicon carbide on the matrix surface with the formation of a SiO 2 layer. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве проводника с малым атомным номером выступает углеродная биоморфная микроканальная матрица с нанесенным на нее слоем карбида кремния, и изолирующий слой организуется путем оксидирования карбида кремния на поверхности матрицы с образованием слоя SiO2.6. The device according to claim 1, characterized in that a carbon biomorphic microchannel matrix with a silicon carbide layer deposited on it acts as a conductor with a small atomic number, and the insulating layer is organized by oxidizing silicon carbide on the matrix surface with the formation of a SiO 2 layer. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в роли проводника с большим атомным номером используются радиоактивные металлы или сплавы.7. The device according to claim 1, characterized in that in the role of a conductor with a large atomic number, radioactive metals or alloys are used. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в роли проводника с большим атомным номером выступают растворы солей тяжелых металлов или суперионных проводников.8. The device according to p. 1, characterized in that the role of the conductor with a large atomic number are solutions of salts of heavy metals or superionic conductors. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве основы для получения биоморфной проводящей матрицы из проводника с малым атомным номером используется предварительно прессованная древесина.
Figure 00000001
9. The device according to claim 1, characterized in that pre-pressed wood is used as the basis for obtaining a biomorphic conductive matrix from a conductor with a small atomic number.
Figure 00000001
RU2014104917/07U 2014-02-11 2014-02-11 DEVICE FOR TRANSFORMING IONIZING RADIATION IN ELECTRIC ENERGY RU144220U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014104917/07U RU144220U1 (en) 2014-02-11 2014-02-11 DEVICE FOR TRANSFORMING IONIZING RADIATION IN ELECTRIC ENERGY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014104917/07U RU144220U1 (en) 2014-02-11 2014-02-11 DEVICE FOR TRANSFORMING IONIZING RADIATION IN ELECTRIC ENERGY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU144220U1 true RU144220U1 (en) 2014-08-10

Family

ID=51356086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014104917/07U RU144220U1 (en) 2014-02-11 2014-02-11 DEVICE FOR TRANSFORMING IONIZING RADIATION IN ELECTRIC ENERGY

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU144220U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777413C1 (en) * 2021-09-17 2022-08-03 Акционерное Общество "Наука И Инновации" Radionuclide power source of supercapacitor type and method for its manufacture

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2777413C1 (en) * 2021-09-17 2022-08-03 Акционерное Общество "Наука И Инновации" Radionuclide power source of supercapacitor type and method for its manufacture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6949865B2 (en) Apparatus and method for generating electrical current from the nuclear decay process of a radioactive material
US2728867A (en) Generation of power
Wang et al. A Renewable Light‐Promoted Flexible Li‐CO2 Battery with Ultrahigh Energy Efficiency of 97.9%
US20130154438A1 (en) Power-Scalable Betavoltaic Battery
TW201145535A (en) Conversion of high-energy photons into electricity
CN102187425A (en) Photon enhanced thermionic emission
CN103325433B (en) A kind of Single Walled Carbon Nanotube PN junction isotope battery and preparation method thereof
CN103996734A (en) Fluorescent layer, preparation method thereof, and application of fluorescent layer in nuclear batteries
AU2016234975B2 (en) Slow neutron conversion body and slow neutron detector
RU2704321C2 (en) Electric generator system
CN107767983A (en) A kind of tritium based nanotube isotope battery
CN107945901B (en) Quantum dot beta volt battery
CA2990152C (en) Voltaic cell
RU144220U1 (en) DEVICE FOR TRANSFORMING IONIZING RADIATION IN ELECTRIC ENERGY
WO2012083392A1 (en) Method and device for the direct conversion of radiation energy into electrical energy
CN207611620U (en) A kind of quantum dot beta voltaic element
US12080435B2 (en) Methods of manufacture for nuclear batteries
CN115679371B (en) Double-cathode parallel light-driven water-decomposing hydrogen production electrode system
JP6720413B2 (en) Beta voltaic battery
US3824448A (en) Contact potential generator system
US10269506B1 (en) Maximal modifiable modular capacitor generator (CAPGEN)
CN106571763A (en) PETE-thermoelectric composite power generation system
US9305674B1 (en) Method and device for secure, high-density tritium bonded with carbon
WO2019113842A1 (en) Quantum dot betavoltaic battery
US3321646A (en) Thermoelectric cell and reactor