Optoelectric nuclear battery
ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રિક ન્યુક્લિયર બેટરી (રેડિયોફોટોવોલ્ટેઇક ઉપકરણ, રેડિયોલ્યુમિનેસન્ટ ન્યુક્લિયર બેટરી અથવા રેડિયોઆઇસોટોપ ફોટોવોલ્ટેઇક જનરેટર પણ) એ એક પ્રકારની ન્યુક્લિયર બેટરી છે જેમાં ન્યુક્લિયર ઊર્જાને પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ પછી વિદ્યુત ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે. આ કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સ દ્વારા ઉત્સર્જિત આયનીકરણ કિરણોત્સર્ગને લ્યુમિનેસન્ટ સામગ્રી (સિન્ટિલેટર અથવા ફોસ્ફર) સાથે અથડાવા દેવાથી પરિપૂર્ણ થાય છે, જે બદલામાં ફોટોનનું ઉત્સર્જન કરે છે જે ફોટોવોલ્ટેઇક કોષ પર પ્રહાર કરીને વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. આ ટેકનોલોજી મોસ્કોમાં કુરચાતોવ સંસ્થાના સંશોધકો દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી. વર્ણન ટેક્નીશિયમ-99 અથવા સ્ટ્રોન્ટીયમ-90 જેવા બીટા ઉત્સર્જકને એક્સાઇમર પ્રકારના લ્યુમિનેસેન્ટ ગેસ પરમાણુઓ ધરાવતા ગેસ અથવા પ્રવાહીમાં સસ્પેન્ડ કરવામાં આવે છે, જે "ડસ્ટ પ્લાઝ્મા" ની રચના કરે છે. આ ઉત્સર્જક ધૂળના કણોમાંથી બીટા ઇલેક્ટ્રોનના લગભગ નુકસાન વિનાના ઉત્સર્જનને મંજૂરી આપે છે. ઇલેક્ટ્રોન પછી વાયુઓને ઉત્તેજિત કરે છે જેમની એક્સાઈમર લાઇનને કિરણોત્સર્ગને આસપાસના ફોટોવોલ્ટેઇક સ્તરમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે જેથી સૈદ્ધાંતિક હળવા વજનની, ઓછા દબાણવાળી, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળી બેટરીનો અનુભવ કરી શકાય. (વ્યવહારમાં, હાલની ડિઝાઇન ભારે હોય છે અને તેમાં ઉચ્ચ દબાણ સામેલ હોય છે.) આ ન્યુક્લિડ્સ પ્રમાણમાં ઓછા ખર્ચે પરમાણુ ઉર્જા રિએક્ટરમાંથી નીકળતો કિરણોત્સર્ગી કચરો છે. ધૂળના કણોના વ્યાસ એટલા નાના (થોડા માઇક્રોમીટર) હોય છે કે બીટા સડોમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ધૂળના કણોને લગભગ નુકસાન વિના છોડી દે છે. આસપાસના નબળા આયનીકૃત પ્લાઝ્મામાં એક્સાઇમર રેખાઓ સાથે વાયુઓ અથવા વાયુ મિશ્રણ (જેમ કે ક્રિપ્ટોન, આર્ગોન અને ઝેનોન) હોય છે, જેમ કે બીટા ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જાનો નોંધપાત્ર જથ્થો આ પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આસપાસની દિવાલોમાં હીરા જેવા વિશાળ પ્રતિબંધિત ક્ષેત્રો સાથે ફોટોવોલ્ટેઇક સ્તરો હોય છે, જે કિરણોત્સર્ગમાંથી પેદા થતી ઓપ્ટિકલ ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. જર્મન પેટન્ટ ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રિક ન્યુક્લિયર બેટરીનું વર્ણન પૂરું પાડે છે, જેમાં આંતરિક પ્રતિબિંબિત સપાટી, બારીક જમીન પરના રેડિયોઆઇસોટોપ અને તૂટક તૂટક અવાજવાળા અવાજવાળા અવાજવાળા પાત્રમાં આર્ગોન, ઝેનોન અથવા ક્રિપ્ટન (અથવા તેમાંથી બે કે ત્રણનું મિશ્રણ) નું એક્સાઇમર હોય છે, જે એક્સાઇમર માટે ટ્યુન કરેલા બેન્ડગેપ સાથે ફોટોસેલને પ્રકાશિત કરે છે. જ્યારે બીટા-ઉત્સર્જક ન્યુક્લિડ્સ (દા. ત., ક્રિપ્ટોન-85 અથવા આર્ગોન-39) બીટા કણો બહાર કાઢે છે, ત્યારે તેઓ ઓછામાં ઓછા થર્મલ નુકસાન પર સાંકડી એક્સાઇમર બેન્ડમાં તેમના પોતાના ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરે છે, જેથી આ કિરણોત્સર્ગ ઉચ્ચ-બેન્ડગેપ ફોટોવોલ્ટેઇક સ્તર (દા. ત., પી-એન હીરામાં) માં ખૂબ જ અસરકારક રીતે વીજળીમાં રૂપાંતરિત થાય છે. હાલની રેડિયોન્યુક્લાઇડ બૅટરીઓની સરખામણીમાં વજન દીઠ વિદ્યુત શક્તિ પછી 10 થી 50 કે તેથી વધુ પરિબળ દ્વારા વધારી શકાય છે. જો પ્રેશર વેસલ કાર્બન ફાઇબર/ઇપોક્સીમાંથી બનાવવામાં આવે છે, તો પાવર-ટુ-વેઇટ રેશિયો ઇંધણ ટાંકીવાળા હવા-શ્વાસ એન્જિન સાથે તુલનાત્મક હોવાનું કહેવાય છે. આ ડિઝાઇનનો ફાયદો એ છે કે ચોકસાઇ ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલીની જરૂર નથી, અને મોટાભાગના બીટા કણો બૅટરીની ચોખ્ખી શક્તિમાં ફાળો આપવા માટે બારીક વિભાજિત બલ્ક સામગ્રીમાંથી છટકી જાય છે. ગેરફાયદા રેડિયોન્યુક્લાઇડ્સની ઊંચી કિંમત. ઉચ્ચ દબાણ (10 એમપીએ અથવા 100 બાર સુધી) ભારે નિયંત્રણ જહાજ. નિયંત્રણની નિષ્ફળતા બારીક વિભાજિત રેડિયોઆઇસોટોપના ઉચ્ચ દબાણવાળા વિમાનોને મુક્ત કરશે, જે અસરકારક ગંદા બોમ્બ બનાવશે. નિષ્ફળતાનું સ્વાભાવિક જોખમ આ ઉપકરણને અવકાશ-આધારિત કાર્યક્રમો સુધી મર્યાદિત રાખવાની શક્યતા છે, જ્યાં બારીક વિભાજિત રેડિયોઆઇસોટોપ સ્ત્રોતને માત્ર સલામત પરિવહન માધ્યમમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે અને ઉપકરણ પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષા છોડ્યા પછી ઉચ્ચ દબાણવાળા ગેસમાં મૂકવામાં આવે છે. ડી. આઈ. વાય. પ્રોજેક્ટ તરીકે એક સરળ બીટાફોટોવોલ્ટેઇક પરમાણુ બૅટરી સરળતાથી ઉપલબ્ધ ટ્રિટિયમ શીશીઓ (રેડિયોલ્યુમિનેસન્ટ ફોસ્ફર સાથે કોટેડ ટ્રિટિયમથી ભરેલી કાચની નળીઓ) અને સૌર કોષોમાંથી બનાવી શકાય છે. 14 22.5x3mm ટ્રિટિયમ શીશીઓ દર્શાવતી એક ડિઝાઇન 1.6 વોલ્ટના મહત્તમ પાવરપોઇન્ટ પર 1.23 માઇક્રોવોટનું ઉત્પાદન કરે છે. અન્ય ડિઝાઇનમાં એક સમયે એક મિનિટ સુધી પોકેટ કેલ્ક્યુલેટરને પાવર આપવા માટે બેટરીને કેપેસિટર સાથે જોડવામાં આવી હતી. પરમાણુ બૅટરી બેટાવોલ્ટેઇક ઉપકરણ રેડિયોઆઇસોટોપિક થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર રેડિયોઆઇસોટોપ પીઝોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર પણ જુઓ કેનેથ ઇ. બોવર (સંપાદક) વગેરે દ્વારા રેડિયોઆઇસોટોપ માઇક્રોબેટરીઝ માટે પોલિમર, ફોસ્ફર્સ અને વોલ્ટેઇક સંદર્ભો. યુ. એસ. પેટન્ટ 7,482,533 ન્યુક્લિયર-કોર્ડ બૅટરી ન્યુક્લિયર ટેકનોલોજી બૅટરી પ્રકારો