RU2731368C1 - Radioisotopic photoelectric generator - Google Patents
Radioisotopic photoelectric generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731368C1 RU2731368C1 RU2019131053A RU2019131053A RU2731368C1 RU 2731368 C1 RU2731368 C1 RU 2731368C1 RU 2019131053 A RU2019131053 A RU 2019131053A RU 2019131053 A RU2019131053 A RU 2019131053A RU 2731368 C1 RU2731368 C1 RU 2731368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator according
- radioisotope
- converters
- photoelectric
- phosphor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21H—OBTAINING ENERGY FROM RADIOACTIVE SOURCES; APPLICATIONS OF RADIATION FROM RADIOACTIVE SOURCES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; UTILISING COSMIC RADIATION
- G21H1/00—Arrangements for obtaining electrical energy from radioactive sources, e.g. from radioactive isotopes, nuclear or atomic batteries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к радиоизотопной энергетике и может быть использовано в энергетических установках, предназначенных для длительной автономной работы в труднодоступных и малонаселенных районах Земли, а также в условиях космического пространства. Устройство содержит герметичный корпус с размещенной внутри батареей тонких соединенных между собой фотоэлектрических преобразователей, покрытых радиолюминесцентной краской и уложенных в стопку, контакты которых выходят из корпуса. В фотоэлектрических преобразователях энергия световых квантов испускаемых радиолюминофором преобразуется в электрический ток. За счет конструкции из тонких фотоэлектрических преобразователей общие габариты батареи сильно уменьшаются, так же уменьшается количество необходимого радиоизотопа. Технический результат - увеличение общего КПД устройства.The device belongs to radioisotope power engineering and can be used in power plants intended for long-term autonomous operation in remote and sparsely populated areas of the Earth, as well as in outer space. The device contains a sealed case with a battery of thin interconnected photovoltaic converters, covered with radioluminescent paint and stacked, placed inside a battery, the contacts of which come out of the case. In photovoltaic converters, the energy of light quanta emitted by the radio phosphor is converted into electric current. Due to the construction of thin photovoltaic converters, the overall dimensions of the battery are greatly reduced, and the amount of the required radioisotope is also reduced. The technical result is an increase in the overall efficiency of the device.
Изобретение относится к области преобразования энергии распада радионуклидов в электрическую энергию, а точнее к радиоизотопной энергетике, и может быть использовано в энергетических установках, предназначенных для длительной автономной работы в труднодоступных и малонаселенных районах Земли, а также в условиях космического пространства.The invention relates to the field of converting the decay energy of radionuclides into electrical energy, or rather to radioisotope energy, and can be used in power plants intended for long-term autonomous operation in hard-to-reach and sparsely populated areas of the Earth, as well as in outer space.
Радиоизотопный фотоэлектрический генератор (РИФЭГ) включает в себя фотоэлектрические преобразователи, покрытые радиолюминесцентной краской. В фотопреобразователях энергия световых квантов испускаемых радиолюминофором преобразуется в электрический ток. Известен радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), описанный в патенте РФ №2458420, содержащий герметичный корпус, радиоизотопный источник тепла, термоэлектрическую батарею, теплоизоляцию, выполненную в виде двух колец, и теплозащиту, установленную снаружи по периметру корпуса.The radioisotope photoelectric generator (RIPEG) includes photoelectric converters coated with radioluminescent paint. In photoconverters, the energy of light quanta emitted by the radio phosphor is converted into electric current. Known radioisotope thermoelectric generator (RTG), described in the patent of the Russian Federation No. 2458420, containing a sealed housing, a radioisotope heat source, thermoelectric battery, thermal insulation made in the form of two rings, and heat protection, installed outside the perimeter of the housing.
Недостатком такого генератора является его сравнительно низкий КПД, не превышающий, обычно, 8%.The disadvantage of such a generator is its relatively low efficiency, which usually does not exceed 8%.
Известен также радиоизотопный генератор (см. статью В.Ю. Баранов, А.Ф. Паль, А.А. Пустовалов, А.Н. Старостин, Н.В. Суетин, А.В. Филиппов, В.Е. Фортов «Радиоизотопные генераторы электрического тока» в книге «Изотопы: свойства, получение, применение», в 2-х томах, под. ред. Баранова В.Ю., М.: Физматлит, 2005, т. 2, с. 271-276, рис. 17.1.13-17.1.15), содержащий герметичную камеру, в полости которой находятся радиоизотопный альфа- или бета-излучатель в виде тонкостенной пластины, рабочий газ ксенон и фотоэлектрический преобразователь, размещенный в виде пластины напротив радиоизотопного излучателя.A radioisotope generator is also known (see article V.Yu. Baranov, A.F. Pal, A.A. Pustovalov, A.N. Starostin, N.V. Suetin, A.V. Filippov, V.E. Fortov " Radioisotope generators of electric current "in the book" Isotopes: properties, production, application ", in 2 volumes, under the editorship of Baranov V.Yu., Moscow: Fizmatlit, 2005, vol. 2, pp. 271-276, Fig. 17.1.13-17.1.15), containing a sealed chamber, in the cavity of which there are a radioisotope alpha or beta emitter in the form of a thin-walled plate, a working gas xenon and a photoelectric converter located in the form of a plate opposite the radioisotope emitter.
Недостатком такого радиоизотопного генератора является то, что значительная часть энергии, выделяющейся при радиоизотопном распаде, не используется, а удаляется из генератора в виде тепла.The disadvantage of such a radioisotope generator is that a significant part of the energy released during radioisotope decay is not used, but is removed from the generator in the form of heat.
В качестве прототипа был выбран радиоизотопный фото-термоэлектрический генератор (РИФТЭГ), описанный в патенте №2595772, включающий в себя замкнутый газодинамический контур с рабочим газом - ксеноном, радиоизотопный излучатель, фото- и термоэлектрический преобразователи, теплоотводящие пластины и радиатор.The prototype was a radioisotope photo-thermoelectric generator (RIFTEG), described in patent No. 2595772, which includes a closed gas-dynamic circuit with a working gas - xenon, a radioisotope emitter, photo- and thermoelectric converters, heat sink plates and a radiator.
Недостатком такого радиоизотопного генератора являются значительные потери энергии в виде тепла и необходимость в большом количестве радиоизотопа в качестве топлива.The disadvantages of such a radioisotope generator are significant energy losses in the form of heat and the need for a large amount of radioisotope as fuel.
Задачей изобретения является уменьшение энергетических потерь, повышение безопасности и уменьшение габаритов радиоизотопного генератора.The objective of the invention is to reduce energy losses, improve safety and reduce the size of the radioisotope generator.
Техническим результатом изобретения является повышение общего КПД радиоизотопного генератора.The technical result of the invention is to increase the overall efficiency of the radioisotope generator.
Поставленная задача решается следующим образом. Из конструкции радиоизотопного генератора, включающего в себя фото- и термоэлектрический преобразователи, удален замкнутый газодинамический контур, теплоотводящие пластины, радиатор и термоэлектрические преобразователи, а фотоэлектрические преобразователи покрыты радиолюминесцентной краской и уложены в стопку друг на друга. Кроме того, фотоэлектрические преобразователи в конструкции соединены между собой и залиты эпоксидной смолой в защитном корпусе для обеспечения прочности конструкции и контакты вывода тока. Так как фотоэлектрические преобразователи имеют очень тонкую форму, можно уместить в корпус любое их количество, в зависимости от необходимых характеристик тока радиоизотопного генератора, сильно не увеличивая габариты всего устройства.The task is solved as follows. From the design of the radioisotope generator, which includes photo- and thermoelectric converters, a closed gas-dynamic loop, heat-removing plates, a radiator and thermoelectric converters are removed, and the photoelectric converters are covered with radioluminescent paint and stacked on top of each other. In addition, the photovoltaic converters in the structure are interconnected and filled with epoxy resin in a protective case to ensure the strength of the structure and current output contacts. Since photovoltaic converters have a very thin shape, you can fit any number of them into the case, depending on the required characteristics of the current of the radioisotope generator, without greatly increasing the dimensions of the entire device.
При этом:Wherein:
• фотопреобразователи могут быть кремниевые или из теллурида кадмия• photoconverters can be silicon or cadmium telluride
• радиолюминофор может быть на основе прометия-147, радия-226, стронция-90, криптона-85, никеля-63 или трития• radio phosphor can be based on promethium-147, radium-226, strontium-90, krypton-85, nickel-63 or tritium
• количество фотоэлектрических преобразователей может быть любым• the number of photovoltaic converters can be any
• радиолюминофор может быть составляющей частью фотопреобразователя, например, из аморфного кремния или оксида титана• the radio phosphor can be a component of a photoconverter, for example, of amorphous silicon or titanium oxide
• интенсивность свечения радиолюминофора может быть любой, как и количество радиоактивного вещества• the intensity of the luminescence of the radioactive phosphor can be any, as well as the amount of radioactive substance
• в качестве фотопреобразователя может быть использована мягкая фотопанель, покрытая радиолюминофором и скрученная в рулон• as a photoconverter can be used a soft photopanel covered with radio phosphor and rolled into a roll
На приведенной фигуре показана принципиальная схема такого радиоизотопного фотоэлектрического генератора (приложение 1).The figure shows a schematic diagram of such a radioisotope photoelectric generator (Appendix 1).
Устройство состоит из защитного корпуса 1, фотопреобразователей 2, уложенных стопкой в батарею, радиолюминесцентной краски 3, соединительных кабелей 4 и контактов вывода 5. Внутри защитного корпуса 1 размещена батарея фотоэлектрических преобразователей 2. Свет, испускаемый радиолюминесцентной краской 3, падает на фотоэлектрические преобразователи 2, соединенные последовательно соединительным кабелем 4. Фотоэлектрические преобразователи преобразуют свет, испускаемый радиолюминесцентной краской, в электрический ток, который снимается с контактов вывода 5.The device consists of a protective case 1,
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131053A RU2731368C1 (en) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | Radioisotopic photoelectric generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131053A RU2731368C1 (en) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | Radioisotopic photoelectric generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2731368C1 true RU2731368C1 (en) | 2020-09-02 |
Family
ID=72421691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019131053A RU2731368C1 (en) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | Radioisotopic photoelectric generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2731368C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2784366C1 (en) * | 2021-12-10 | 2022-11-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Method for manufacturing a beta radiation source based on nickel-63 radionuclide |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4213176A1 (en) * | 1992-01-02 | 1993-10-28 | Juergen Blum | Electricity generator (2) and transformer (2) with radioactive secondary winding |
WO2000022629A1 (en) * | 1998-10-09 | 2000-04-20 | British Nuclear Fuels Plc | Power cell |
RU2358356C2 (en) * | 2004-05-12 | 2009-06-10 | Азур Спэйс Солар Пауэр Гмбх | Solar cell with built-in protective diode |
CN101540214B (en) * | 2009-04-22 | 2011-08-24 | 北京理工大学 | Method for Improving Conversion Efficiency of β-Volt Effect Isotope Microbattery |
RU2584184C1 (en) * | 2014-11-20 | 2016-05-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Space-based photovoltaic module design |
RU2595772C1 (en) * | 2015-07-17 | 2016-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Radioisotope photo-thermoelectric generator |
RU169881U1 (en) * | 2016-06-20 | 2017-04-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Электросервис" | RADIO ISOTOPIC POWER SUPPLY |
RU2704321C2 (en) * | 2014-11-14 | 2019-10-28 | Кинетик Энерджи Острейлиа Пти Лтд | Electric generator system |
-
2019
- 2019-09-30 RU RU2019131053A patent/RU2731368C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4213176A1 (en) * | 1992-01-02 | 1993-10-28 | Juergen Blum | Electricity generator (2) and transformer (2) with radioactive secondary winding |
WO2000022629A1 (en) * | 1998-10-09 | 2000-04-20 | British Nuclear Fuels Plc | Power cell |
RU2358356C2 (en) * | 2004-05-12 | 2009-06-10 | Азур Спэйс Солар Пауэр Гмбх | Solar cell with built-in protective diode |
CN101540214B (en) * | 2009-04-22 | 2011-08-24 | 北京理工大学 | Method for Improving Conversion Efficiency of β-Volt Effect Isotope Microbattery |
RU2704321C2 (en) * | 2014-11-14 | 2019-10-28 | Кинетик Энерджи Острейлиа Пти Лтд | Electric generator system |
RU2584184C1 (en) * | 2014-11-20 | 2016-05-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Space-based photovoltaic module design |
RU2595772C1 (en) * | 2015-07-17 | 2016-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Radioisotope photo-thermoelectric generator |
RU169881U1 (en) * | 2016-06-20 | 2017-04-05 | Общество с ограниченной ответственностью "Электросервис" | RADIO ISOTOPIC POWER SUPPLY |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
описание, с. 3-5. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2784366C1 (en) * | 2021-12-10 | 2022-11-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Method for manufacturing a beta radiation source based on nickel-63 radionuclide |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1324186C (en) | Light emitting polymer electrical energy source | |
CN104409127B (en) | Composite converting type isotope battery | |
EA200601011A1 (en) | NUCLEAR VOLTAIC ELEMENT | |
US3483040A (en) | Nuclear battery including photocell means | |
US20080272680A1 (en) | Alpha Fusion Electrical Energy Valve | |
US3939366A (en) | Method of converting radioactive energy to electric energy and device for performing the same | |
CN103996733A (en) | Photoelectric nuclear battery | |
JP6541661B2 (en) | Solid-state power generator and nuclear power plant having the solid-power generator | |
RU2731368C1 (en) | Radioisotopic photoelectric generator | |
RU2595772C1 (en) | Radioisotope photo-thermoelectric generator | |
Tang et al. | Physical Parameters of Phosphor Layers and their Effects on the Device Properties of Beta‐radioluminescent Nuclear Batteries | |
CN108231236A (en) | Radiation scintillation body formula nuclear battery | |
Yakubova | Nuclear batteries with tritium and promethium-147 radioactive sources | |
WO2000022629A1 (en) | Power cell | |
CN110895977A (en) | Method for manufacturing radioactive isotope battery | |
Litz | Isotope Beta-battery approaches for long-lived sensors: Technology Review | |
RU2756478C1 (en) | Method for converting the energy of ionizing radiation from a radioactively contaminated area into electricity by radiation shields | |
EA201900377A1 (en) | TRANSFORMER OF IONIZING RADIATIONS WITH A NET VOLUME STRUCTURE AND METHOD OF ITS PRODUCTION | |
CN205666076U (en) | Efficient is based on isotope battery of gaseous state radiation source | |
Kavetsky et al. | Conversion of radioactive decay energy to electricity | |
US20150059821A1 (en) | Device for the Conversion of Nuclear Waste Radiation to Electrical Current | |
RU124856U1 (en) | AUTONOMOUS PULSE ELECTRIC POWER SUPPLY WITH LONG LIFE | |
Russo et al. | Commercial-off-the-shelf (COTS) indirect energy conversion isotope (IDEC) design structure and power management | |
Berezinsky et al. | Burst of TeV γ rays from SN 1987A: Cosmic storage rings? | |
RU2726199C1 (en) | Device based on supercapacitor for producing electric energy from intra-atomic |