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
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。（ScienceAlert、Slashdot）。
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)
>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．
Re: (スコア:0)
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
何時から、 (スコア:2)
>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？
Re:何時から、 (スコア:3)
Re: (スコア:0)
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)
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。
Re: (スコア:0)
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。
Re: (スコア:0)
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? (スコア:1)
> 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。
Re: (スコア:0)
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
Re: (スコア:0)
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...。
グラムあたり発電力10倍（ただし遮蔽物は考慮しないものとする） (スコア:0)
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。
Re:グラムあたり発電力10倍（ただし遮蔽物は考慮しないものとする） (スコア:5, 参考になる)
そもそも既に有るんですよね、原子力電池なペースメーカー [srad.jp]。
Re: (スコア:0)
彼女がガンダムだ
Re: (スコア:0)
プルトニウムならα崩壊だから紙一枚で止まる
Re:グラムあたり発電力10倍（ただし遮蔽物は考慮しないものとする） (スコア:1, 興味深い)
ニッケル63のβ線は66keVのようだから、けっこう弱い方じゃね？
β放射能界最弱と言われるトリチウムが19keV、やばい方のストロンチウムが2280keVとかそんなん。
それに、ペースメーカーに使うなら、印象に反して外部被曝になるんじゃないかな。
細胞内まで放射性物質が入るわけじゃないので。
皮膚みたいに外に向かって代謝して捨てられるわけじゃないから、問題無いとは言わないけど。
いずれにせよ、死んだ後の処置とか考えるとペースメーカーってのはちょっとどうよ、って感じはあるｗ
Re:グラムあたり発電力10倍（ただし遮蔽物は考慮しないものとする） (スコア:1)
リチウム電池式でもペースメーカーは取り出してから焼くので、たいして関係ないんじゃない？
発電効率ものすごくよさそう (スコア:0)
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
Re: (スコア:0)
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。
Re: (スコア:0)
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。
Re: (スコア:0)
3.7V換算すると900mAh/g
けど一次電池か
Re: (スコア:0)
年単位で持つから二次電池である必要はないと思うが？
Re: (スコア:0)
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？
Re: (スコア:0)
電話使うと頭蓋の中をガンマ線が駆け抜けるのかな
Re: (スコア:0)
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。
Re: (スコア:0)
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？
Re: (スコア:0)
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。
一方ロシアは (スコア:0)
・・・ロシアだった！
Re: (スコア:0)
？？？
Re: (スコア:0)
？？？？
Re: (スコア:0)
・・・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
発電のメカニズム (スコア:0)
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？
Re: (スコア:0)
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。
Re: (スコア:0)
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。
核燃サイクルより (スコア:0)
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？
Re: (スコア:0)
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。
Re: (スコア:0)
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。