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電力

ロシア、電気化学セルの10倍以上の発電力と寿命約100年という新型原子力電池を開発 37

ストーリー by hylom
1世紀の間使える 部門より
あるAnonymous Coward曰く、

ロシアの研究者らが、放射能元素のベータ崩壊を利用して発電する新たな原子力電池を開発したという。(ScienceAlertSlashdot)。

原子力電池は原子核崩壊の際に放出されるエネルギーを電力に変換するもので、半減期の長い同位体を用いることで長期間電力を生み出すことができる。そのため、人工衛星や宇宙探査機などで使用されている。

今回開発されたデバイスは、一対の特殊な半導体ダイオードと、その間に挟まれたニッケル63の同位体で構成され、ショットキー障壁を起こすことで電位差を生み出すというもの。同位体1グラムあたりの電位差を最大にするには、各層の厚みを2マイクロメートルにすることが最適であることを発見したという。

原子力電池の寿命は半減期によって決まる。たとえばニッケル63の半減期は約100年であるため100年持つということになる。今回のように最適化されたシステムでは、1グラムあたり毎時3300mWのエネルギーを供給可能だという。これは通常の電気化学セルの10倍以上で、スマートフォンに電力を供給するのには不十分だがさまざまな分野に応用可能だとしている。

  • 落ち着け (スコア:5, 参考になる)

    by phason (22006) <mail@molecularscience.jp> on 2018年06月08日 18時47分 (#3422114) 日記

    >1グラムあたり毎時3300mWのエネルギーを供給可能だという。

    違いますがな.3300 mWh/g,つまり1 gの電池が寿命まで稼働すると,トータルで3300mWhのエネルギーを放出できるよ,と言うものだそうで.
    寿命が長いぶん出力は非常に小さくて,10 μW/cm3程度だとか.

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      どっかの大学で200年ぐらい電力供給し続けてる原理不明な電池を彷彿させるな

  • >たとえばニッケル63の半減期は約100年であるため100年持つということになる。
    半減期が寿命になったんだろうか?
    ちょっと雑過ぎない?

    ここに返信
    • by wolf03 (39616) on 2018年06月08日 21時46分 (#3422247) 日記
      「放射能元素」この訳もどうかと思う
      • by Anonymous Coward

        テクネチウムとかビスマス以上の安定同位体の無い元素なら放射能元素でもいいのかなぁ

    • Re:何時から、 (スコア:2, おもしろおかしい)

      by Anonymous Coward on 2018年06月08日 18時02分 (#3422078)

      このくらい大雑把でもOKなのがロシア製って感じがして好きです。

    • by Anonymous Coward

      LED照明の寿命が明るさ70%の所に設定してあるように、原子力電池も定格出力50%切ったら寿命、とかにするならアリじゃないかなー?
      とか雑に考えてみてるw

      まぁ同位体の半減期以外にも部品の劣化など色々あるだろうから、100年で50%維持はできないだろうけどもね。
      初期出力に余裕持たせておけば良いだけかもしれないけど。

    • by Anonymous Coward

      雑と言うか間違いですよね

      間違いであることが理解できる人なら
      訂正するレベルの間違いだと思います

  • > ショットキー障壁を起こす
    の部分、ScienceAlertの部分を見ると、
    > nickel-63 sandwiched between a pair of special semiconducting diodes called a Schottky barrier.
    なので、ショットキーバリアダイオードで挟む の方がいいんじゃないかな。
    ショットキーバリアダイオード という呼び方、よくしてますし。
    http://akizukidenshi.com/catalog/c/cschottky [akizukidenshi.com]

    ショットキーバリアダイオード単体では使ったことないですが、74LSシリーズはよく使いました。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      ショット キバリヤー

      ドンキ ホーテ
      シアノコ バラミン

      オレだって変な覚え方をして笑われた覚えは……ある
      君にもあるはずだっ

      • by Anonymous Coward

        ファンデルワールス力を力(りょく)ではなくファンデルワールスカ(カタカナのカ)だと思って笑われた方、いらっしゃいますか〜?
        ...俺です。授業中寝まくってすみません...。

  • ペースメーカー用に埋め込む、とか書いてあるが、β線を完全遮蔽するにはプラと鉛で合計1cm以上の壁がいるんじゃなかったっけ。体内に入れるなら「皮膚が止めてくれるから人間へのダメージはない」なんて呑気なことは言ってられないだろう。

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2018年06月08日 17時49分 (#3422071)

    アメリカの原子力電池は崩壊熱を利用して熱から電力を作るタイプで発電効率は10%以下(ただし発生した熱で宇宙の極寒環境から保護してる)。
    でもロシアのこれはショットキー障壁での発電。効率どのくらいなのかな?

    #1gでスマホに足りないなら3g、4g載せればいいでしょw

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      アメリカの探査機の場合だと徐々に使える電力が減っていくから、原子力電池はずっと一定の電力が得られる訳じゃなかったよね。

    • by Anonymous Coward

      昔のソ連の人工衛星発電用原子炉も熱電発電方式。
      構造が単純で稼動部が局限できるメリットと、崩壊熱だけとは桁違いの核出力=発熱量のお陰だったのだろう。

    • by Anonymous Coward

      3.7V換算すると900mAh/g
      けど一次電池か

      • by Anonymous Coward

        年単位で持つから二次電池である必要はないと思うが?

      • by Anonymous Coward

        核燃料を二次電池化ってそれはそれでアレゲ
        加速器とかで充填?

    • by Anonymous Coward

      電話使うと頭蓋の中をガンマ線が駆け抜けるのかな

    • by Anonymous Coward

      phason氏のコメントによると、出力は10uW/cm3程度だそうで。
      スマホに必要な10W程度を取り出すには、1m3ぐらい必要ですね。
      ニッケルでこのサイズだと9トンぐらいです。

      • by Anonymous Coward

        電子がプチプチ出てくるのを100年ものんびり待っているから電力が足りないんだ
        もっと盛大にバババババッと出てくるような物質を使えばいいんじゃね?

        • by Anonymous Coward

          そうだよね、ウラン235とか、もっとパンチのある物質使う方がいいよね。
          球状にすれば50kgぐらいでも行けると思うんですよ。

  • by Anonymous Coward on 2018年06月08日 18時09分 (#3422084)

    ・・・ロシアだった!

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      ???

    • by Anonymous Coward

      ????

    • by Anonymous Coward

      ・・・減速材の黒鉛の代わりに鉛筆を使った。

      #フィクションです

  • by Anonymous Coward on 2018年06月08日 20時23分 (#3422192)

     ニッケル 63 から電子線が出る
    →ショットキー障壁で整流される
    →決まった方向に電流が流れる

    これで合ってる?
    半導体にダイヤモンドを使ってるのは、電子線を止められるほど高い障壁が必要だからですかね?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      電子線を急激に止めると一気に高エネルギーが出てX線に変換されるので、のんびりブレーキを掛けた方が都合がいいんです。 適度に軽い物質でちょうどよかったのがダイヤモンドということで。 んで整流子が受け止められる程度にブレーキが掛かってくれれば電気として使えるわけです。

      ギギギーっとブレーキかければ短距離で済むけど一気にうるさい音と高熱がでます。
      す~~っとゆっくりブレーキかければ長い距離が必要だけど音も熱も問題にならないくらい小さい。

      • by Anonymous Coward

        なるほど~。パワー半導体はこういう使い方でもロスが少ないんですね。面白い。

  • by Anonymous Coward on 2018年06月09日 1時26分 (#3422369)

    どう考えても破綻している核燃サイクルや
    新規の軽水炉建設するよりこっちのほうが現実的だよな
    ロシアがコバルト66製造しているプラントは旧マヤークの施設みたいだし
    (これ言うと炎上しそうだが)福島の地場産業にならないかな?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      何か勘違いしているようだが、100年持つ電池ということは定格容量のエネルギーを取り出すのに100年かかるということだよ。
      システムの大きさに対して時間辺りに取り出せるエネルギーは原子炉とは比較にもならないです。

      • by Anonymous Coward

        ついでに言うとこういうのに使える放射性同位体の生産こそ原子炉が活躍する分野っていうね。
        63Niは天然存在無いっぽいし、有っても濃縮コスト高すぎだろう。

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アレゲはアレゲを呼ぶ -- ある傍観者

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