NUKLEARNE BATERIJE

1. NUKLEARNE BATERIJE Dejan Delić

2. Povijest Baterija U proteklih 15 godina brzina procesora povećala se oko tisuću puta, memorija prosječnog tvrdog diska veća je oko 4.000 puta, dok je u istom razdoblju kapacitet baterija povećan samo tri puta. Vodeći svjetski proizvođači rade punom parom na razvoju novih materijala i tehnologija proizvodnje baterija koje će uhvatiti korak s razvojem elektroničkih uređaja Prvu bateriju izumio je 1800. godine grof Alessandro Volta. On je otkrio da ako se dvije ploče različitih metala velike čistoće urone u elektrolit, a na gornjem se dijelu spoje električnim vodičem, između ploča će poteći istosmjerna struja. Današnje baterije rade na istom principu, pa kada govorimoo različitim tipovima baterija, zapravo govorimo o različitim kemijskim elementima i spojevima od kojih su izrađene.

3. VRSTE BATERIJA BATERIJE ZA JEDNOKRATNU UPORABU Cink-ugljične baterije, najjeftinije i sve do prije dvadesetak godina najviše zastupljene na tržištu, danas predstavljaju dno ponude. To su prve 'suhe' baterije koje su se pojavile na tržištu, a prije njih koristile su se punjive baterije s olovnim elektrodama zaronjenima u sumpornu kiselinu koje i danas nalaze svoju primjenu u automobilima. Najveći nedostatak cink-ugljičnih baterija je njihova sklonost curenju. Bolje i skuplje su alkalne baterije, s elektrodama od cinka i mangan-oksida, napunjene lužnatim elektrolitom. Danas je upravo ova vrsta baterija najviše zastupljena na tržištu, a predviđa se da će ih tek 2008. godine istisnuti baterije na bazi litija.

4. Litijske baterije, iako skuplje od alkalnih, danas se zbog svojih brojnih prednosti sve više koriste. Prednosti ovih baterija su manja težina, veći kapacitet i sposobnost pražnjenja veće količine električne energije u kratkom vremenu, što ih čini osobito pogodnima za korištenje u digitalnim fotoaparatima.

5. Punjive Baterije Nikal-kadmij (Ni-Cd) prve su punjive baterije koje su se koristile u mladoj industriji prijenosnih uređaja. Danas se, zahvaljujući tome što mogu podnijeti visoke temperature i trajanju od 1.500 ciklusa punjenja i pražnjenja, još uvijek upotrebljavaju za kućanske uređaje, alate i medicinsku opremu. Nedostatak im je visoka toksičnost kadmija i nepovoljan omjer mase i kapaciteta, što ih čini nepogodnima za korištenje u uređajima kao što su prijenosna računala i mobilni telefoni. Još jedan nedostatak ovih baterija je pojava poznata pod nazivom memorijski efekt: smanjivanje kapaciteta nakon određenog broja ciklusa punjenja i nepotpunog pražnjenja.

6. Li-Ion baterije predstavljaju ogroman napredak u odnosu na Ni-MH baterije. Vrlo su lagane, kapacitet im je i do tri puta veći, proizvode tri puta jači napon i ne pate od memorijskog efekta. Zahvaljujući ovim osobinama i životnom vijeku od 500 do 1.000 ciklusa, Li-Ion baterije se danas najviše koriste u prijenosnim elektronskim uređajima široke potrošnje.

7. BUDUĆNOST TEHNOLOGIJE BATERIJA Nuklearne baterije koje energiju proizvode raspadom radioaktivnih tvari poznate su već pedesetak godina, ali zbog male energije koja se tim putem dobivala njihova je iskoristivost bila ograničena. Istraživači s američkog sveučilišta Rochester razvili su novu tehnologiju proizvodnje koja će omogućiti da nuklearne baterije traju desetljećima. Zbog visoke cijene i očitih sigurnosnih razloga ovakve baterije zasad nisu pogodne za masovno tržište, ali se već primjenjuju u ekstremnim uvjetima i na teško pristupačnim mjestima.

8. NUKLEARNA baterija • Baterija u kojoj se zbiva cijepanje jezgre elementa urana (U 235/92) ili plutonija (Pu 239 94). U nuklearnoj je bateriji lančani proces cijepanja kontroliran, tj. može se usporiti ili ubrzati. • U atomskoj bombi, naprotiv, on se odvija ogromnom brzinom i izaziva eksploziju .

9. Nastanak N. B. • Uređaji za pretvorbu prirodnog radioaktivnog raspadanja direktno u električnu energiju nisu ništa novo. Tehnologija stvaranja nuklearne baterije započela je još 1913., kada je Henry Moseley prvi puta demonstrirao tzv. Beta ćeliju. Bilo je to u vrijeme kada je sve više rasla potražnja za dugoročnim spremištima energije, posebice u svrhe svemirskih istraživanja 50. i 60. godina. Tijekom godina, razvili su se brojni tipovi i različiti principi rada n.b. Iako su većinom ti principi već odavno poznati, tek u novije vrijeme su se razvile tehnološke mogućnosti za izradu same baterije.

10. Pojam nuklearne baterije označava uređaj koji se koristi odašiljanjem nabijenih čestica radioaktivnih izotopa u svrhu stvaranja električne energije.

11. Energija radioizotopa • Baterije koje koriste energiju radioizotopa, raspadanjem osiguravaju dugoročnu energiju (10 – 20 godina). Tehnike pretvorbe energije mogu se svrstati u dvije skupine : • Termalne • Ne-termalne • Termalna pretvorba energije (čija izlazna snaga ovisi o toplinskom diferencijalu), uključuje termo električne i termoionske generatore. • Ne-termalna pretvorba energije ne ovisi o temperaturi, izdvaja djelić ulazne energije i pretvara u toplinu. • Efikasnost nuklearnih baterija procjenjuje se između 0.1 – 5 %.

12. Termalni pretvarači Termoionski prijenosnik Termoinski pretvarač sastoji se od grijane elektrode koja termoionskim procesima emitira elektrone kroz nabijen prostor sve do podhlađene elektrode, gdje kao konačan produkt izlazi električna energija. Pri tom procesu koriste se cezijske pare kako bi pospješile rad elektroda i omogućile dovoljnu opskrbu iona (kod površinske ionizacije) za neutralizaciju elektronski nabijene površine. Termo članak To su ćelije koje pretvaraju infracrveno svijetlo propušteno kroz zagrijan prostor u električnu energiju. Njihova efikasnost je za nijansi viša od termoionskih pretvarača i kod njih postoje mogućnost grupiranja što rezultira udvostručenjem efikasnosti.

13. NE - Termalni prijenosnici Generator sa izravnim punjenjem Najbolji primjer ne-termalnog pretvarača je generator sa izravnim punjenjem. Generator se sastoji od kondenzatora koji dobiva napajanje od nabijenih čestica iz radioaktivnog sloja generatora, sa jedne od elektroda. Prostor u kojem se odvijaju reakcije je ili vakum ili dielektrični prostor. Koriste se negativne betačestice ili pozitivne alfa čestice. Kod takvog generatora, koristi se oscilator čija je uloga smanjenje voltaže. Ideja i prva realizacija ovakvog generatora, koji je postao temelj razvoja nuklearne baterije, potječe od engleskog fizičara H.G.J. Moseleya .

14. Bitni dijelovi reaktora • Materijal (uran ili plutonij) u kojem se odvija cijepanje i iz kojeg izlijeću brzi neutroni. • Sredstvo (npr. grafit) koje usporava te neutrone. Sporiji neutroni izazivaju daljnja cijepanja i tako se proces nastavlja. Iz atomskih se baterija dobivaju, osim atomskih eksploziva, i velike količine radioaktivnih izotopa. Prvi reaktor pušten je u pogon u SAD-u 1942. god.

15. ZAKLJUČAK Potreba za skladištenjem energije je sve veća, a u proteklih nekoliko desetaka godina razvila se tehnologija koje omogućava razvoj i nastanak baterija koje posjeduju veliki kapacitet i dužinu trajanja. Nuklearna baterija će zasigurno dobiti sveopću primjenu i postati dio našega života. Kako u mikro, tako i u mega dimenzijama Korišteni izvori : http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_battery