Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии изготовления радиационно-стимулированного источника напряжения на основе радионуклида Ni-63 и синтетического монокристалла алмаза с увеличенным сроком эксплуатации для нужд медицины, аэрокосмической промышленности и других применений.

Докладчик: Терентьев Сергей Александрович

Должность: зав. отделом

Цель проекта:
Задача проекта - обеспечение электроэнергией автономных устройств с длительным сроком службы, предназначенных для работы без обслуживания в течение длительного времени. Цель проекта - разработка научно-технических основ создания радиационно-стимулированного источника электроэнергии на основе полупроводниковых преобразователей и радионуклида никель-63. Основным результатом выполнения проекта станет создание экспериментального образца источника электроэнергии. После окончания проекта планируется проведение ОКР по теме: «Разработка радиационно-стимулированного источника напряжения на основе радионуклида Ni-63 и синтетического монокристалла алмаза с увеличенным сроком эксплуатации для нужд медицины, аэрокосмической промышленности и других применений», в ходе которого будут созданы опытные образцы источников электроэнергии на основе никеля-63.

Основные планируемые результаты проекта:
Основным результатом работы станет создание и испытания экспериментального образца автономного источника электроэнергии. Кроме того, будет разработана научно-техническая документация и созданы и испытаны экспериментальные образцы преобразователей на основе синтетического алмаза, также будут разработаны физико-математические модели, описывающие процессы, проходящие в источнике электроэнергии.
Наиболее важной характеристикой разрабатываемого автономного источника электроэнергии является уникально большой срок службы - 50 лет. Этот результат будет достигнут за счет полного отказа от движущихся частей в источнике напряжения, а также за счет использования в качестве материала преобразователя алмаза, обладающего рекордно высокой радиационной стойкостью среди полупроводников.
Идея создания такого источника электроэнергии не является новой, принцип его работы аналогичен принципу работы солнечных батарей. Однако основным препятствием на пути к его созданию является низкая радиационная стойкость кремния. В настоящей работе преобразователи энергии будут созданы из синтетических алмазов, имеющий радиационную стойкость на порядок выше, чем у кремния.
Основным ограничением при создании такого источника электроэнергии является низкая удельная мощность радионуклида никеля-63, обусловленная малой энергией бета-распада и большим периодом полураспада.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В первую очередь, разрабатываемые источники электроэнергии представляют интерес для аэрокосмической и медицинской промышленности, то есть для использования в условиях, не позволяющих проводить обслуживание устройства. Также возможно применение источников для геологоразведывательных работ и для создания глубоководной автономной техники.
В настоящее время единственным способом обеспечения электроэнергией автономных устройств является использование радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ). Разрабатываемые источники электроэнергии смогут заменить РИТЭГ малой и средней мощности, в результате чего массо-габаритные параметры устройств значительно уменьшатся.
На сегодняшний день лишь две страны в мире производят никель-63: Россия и США. Таким образом, создание автономного источника электроэнергии на основе никеля-63 позволит экспортировать его в другие страны.

Текущие результаты проекта:
Работы 1 этапа проекта выполнены в полном объеме:
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы в области создания изотопных источников электропитания.
Выбраны и обоснованы направления исследований, методы и средства создания изотопных источников электропитания.
Проведены патентные исследования.
Разработаны физических и математических моделей процессов преобразования энергии источника ионизирующего излучения в электрическую энергию на основе полупроводниковой структуры.
Разработана физико-математическая модель радиационно-стимулированного источника повышенного постоянного и импульсного напряжения на основе полупроводниковой структуры.
Разработан лабораторный регламент производства радионуклида никель-63 с высокой удельной активностью.
Разработаны технологические решения безопасного получения высокоактивного радиоизотопа никель-63.
Разработан лабораторный регламент получения низкодефектных легированных бором монокристаллов алмаза.
Разработана программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов низкодефектных легированных бором монокристаллов алмаза.
Разработан лабораторный регламент получения легированных бором пластин алмаза с высокой проводимостью.
Разработаны программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов легированных бором пластин алмаза с высокой проводимостью.