باتری هسته‌ای؛ از مهمترین نیازهای بشر در آینده پیش رو

باتری هسته‌ای با طول عمر بالا در مصارفی همچون پزشکی، صنعت نفت، معدن،‌ تجهیزات فضایی و یا در موقعیت‌های خطرناک از مهم‌ترین نیازهای بشر در آینده پیش روست.

کد خبر: ۱۴۵۹۵۴

تاریخ: ۲۸ فروردين ۱۳۹۷ - ۱۰:۳۰

شاید با اطمینان بالایی بتوان گفت که باتری، یکی از مهم‌ترین و بزرگ‌ترین اختراع‌های بشر است. امروزه میلیون‌ها وسیله مخابراتی، الکترونیکی، پزشکی، صنعتی و غیره ناگزیر به استفاده از باتری‌ها هستند.

باتری با طول عمر بالا در مصارفی همچون پزشکی، صنعت نفت، معدن،‌ تجهیزات فضایی و یا در موقعیت‌های خطرناک، در مناطق با شرایط و دسترسی دشوار مانند اعماق دریا، بیابان‌های قطبی، کوهستان‌ها و قلمروهای دور دست که اغلب استفاده از باتری‌های با وزن کم بخصوص در قطعات الکترونیکی با دسترسی سخت و عدم امکان شارژ مجدد باتری بدون صرف هزینه‌های بالا اهمیت دارد، ضروری است.

استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید انرژی الکتریکی صرفا به راکتورهای هسته‌ای محدود نمی‌شود. وقتی بحث ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی در کنار تولید آن مطرح می‌شود باتری‌ها می‌توانند بهترین انتخاب باشند که یکی از مهم‌ترین انواع آنها، باتری‌های هسته‌ای هستند.

امتیاز اصلی این مولدها در سیستم‌های فوق نسبت به سایر مولدها، عمر طولانی و پیوسته به صورت مستقل (بر خلاف صفحات خورشیدی و توربین‌های بادی که تنها در زمان تابش خورشید و وزش باد تولید توان دارند) بدون نیاز به دسترسی، شارژ مجدد، تعمیر و نگهداری (برخلاف باتری‌های شیمیایی و سوخت فسیلی) است. این مولدها بسیار منعطف بوده و قابلیت عملکرد در محدوده وسیعی از دما، فشار، زیر آب و فضا و محیط‌های دور از دسترس را دارد، از این رو سطح مطلوب اطمینان‌پذیری و عدم تاثیرپذیری از شرایط محیطی را برخوردار هستند.

این مولدها دارای محدوده تولید توان آب نانووات تا 500 وات و توان مخصوص از 3 تا 30 وات بر کیلوگرم است.

چگالی انرژی چند هزار برابری رادیوایزوتوپ‌ها در مقایسه با باتری‌های شیمیایی سبب شده است تا استفاده از مولدهای الکتریکی رادیوایزوتوپی به عنوان منبع تولید توان در کاربری‌های مختلف جذابیت داشته باشد.

باتری‌های هسته‌ای انواع مختلفی دارند که از این جمله می‌توان به مولدهای الکتریکی رادیوایزوتوپی اشاره کرد که اینها خود به دو دسته مبدل‌های غیرحرارتی و حرارتی تقسیم می‌شوند.

در مجموع 9 مولد رادیوایزوتوپی به شرح ذیل وجود دارد که هر کدام دارای مشخصات و نحوه ساخت متفاوت است که می‌توان با توجه به الزامات تولید و کاربرد خاص تولید شود.

1ـ مولد ترموالکتریکی رادیوایزوتوپی (RTG)

2ـ مولد ترموفتوولتاییک رادیوایزوتوپی (RTPVG)

3ـ مولد شارژ مستقیم

4ـ مولد بتاولتاییک

5ـ مولد الکترومکانیکی

6ـ مولد رزونانسی

7ـ  مولد مگنترونی

8ـ مولد رادیولومینیسنت

9ـ مولد استرلینگ

مولدهای هسته‌ای هم‌چنین در صنایع نظامی و دفاعی، پزشکی و صنعتی کاربرد دارند.

در صنعت دفاعی و امنیتی، در بخش‌های مربوط به:

1.تجهیزات کوچک واقع در مناطق دوردست، زیر دریا، بدون مراقبت و تعمیر و نگهداری

2ـ محافظت از داده‌های حساس ذخیره شده در تجهیزات الکترونیکی (Anti-Tampering)

3ـ رصد، نظارت و ردیابی تجهیزات و ادوات (جنگنده‌ها، هواپیماها، وسایل نقلیه و هواپیماهای بدون سرنشین، مهمات هوشمند (RFID، Smart Card، ID card، ID tags)

4ـ سنسورهای بیسیم با توان مصرفی پایین (شبکه سنسورهای هوشمند)

5ـ پهپادها UAV

6ـ ماشین‌های زیر آب خودکار AUV

صنایع پزشکی

1ـ نظارت فیزیولوژی

ایمپلنتها MEMS

2ـ کاربرد درمانی

ایمپلنت‌های استخوانی

ایمپلنت‌های عصبی

ایمپلنت‌های قلبی

سایر ایمپلنت‌ها

رساندن دارو به محل

پمپ‌های تزریق

صنایع نظارت و زیرساخت صنعتی:

1ـ سنسورهای تولیدات نفتی و شیمیایی (زیردریایی)

2ـ سنسورهای ترابری (اخطار نیاز به تعمیر قطعات هواپیما، ...)

3ـ سنسورهای زیرساخت عمرانی و جاده‌ای (رصد وضعیت پل‌ها، جاده‌ها و بناها)

استفاده از باتری‌های بتاولتائیک:

بتاولتائیک در تجهیزاتی با توان ناچیز و مدت زمان عملکردی طولانی مانند باتری‌های ضربان‌ساز قلب نیز به کار گرفته شده‌اند. امتیاز اصلی این مولد در این کاربری در مقایسه با منبع تولید توان مشابه شیمیایی، عدم نیاز به جایگزینی از طریق جراحی مجدد و طول عمر چند برابری آنهاست. باتری‌های بتاولتائیک،‌ باتری‌های هسته‌ای هستند که با استفاده از اشعه بتا، قادر به تولید توان پایین هستند. همچنین با توجه به نیمه عمر رادیوایزوتوپ به کار رفته در آنها دارای عمر طولانی از چند سال تا صد سال می‌توانند باشند. داشتن عمر طولانی امکان استفاده از آنها را در مناطق حساس، خطرناک و دور از دسترس فراهم کرده است. ویژگی توان پایین به همراه عمر طولانی این باتری‌ها موجب شده است تا کارآیی خاصی برای این باتری‌ها ایجاد شود.

مهمترین کارآیی این باتری‌ها که هم‌اکنون در دنیا بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد، کاربرد در صنایع نظامی و صنایع پزشکی است. در صنعت نظامی متناسب با میزان توان مصرفی در تجهیز مورد نظر، از مولدهای هسته‌ای استفاده می‌شود. برای تجهیزات نظامی با توان تولیدی پایین باتری‌های بتاولتائیک بهترین گزینه برای تامین منبع انرژی هستند.

باتری بتاولتاییک در:

1ـ استفاده‌های طولانی مدت مثل فضاپیما و پهپادها

2ـ ایمپلنت‌های پزشکی مثل باتری قلب

3ـ سنسورها و تجهیزات مخابراتی مختلف در نقاط دور از دسترس یا نقاط با شرایط خاص مانند فضا، زیردریا، قطب‌ها، قلمرو دشمن و ...

4ـ استفاده در تجهیزات نیازمند به پنهان ماندن

5ـ تجهیزات MEMS کاربرد دارند.

انتهای پیام